ผู้สมัคร Naval Sciences V. DYGALO ศาสตราจารย์ พลเรือตรี ภาพวาดโดยผู้เขียน

เรือสำเภาสี่เสาของรัสเซีย "Kruzenshtern" เป็นเพียงตัวแทนของ "สายบิน P" ที่รอดมาจนถึงทุกวันนี้ สร้างขึ้นในปี 1926 ในประเทศเยอรมนี และยังคงทำหน้าที่เป็นเรือฝึก เพื่อช่วยฝึกอบรมเจ้าหน้าที่กองทัพเรือรัสเซียรุ่นใหม่

แชมป์ในหมู่เรือใบคือ Preussen ยักษ์ห้าเสากระโดง

เรือใบที่เร็วที่สุดคือเครื่องตัดชา "Cutty Sark"

ป่วย. 1. เอฟเฟกต์แมกนัส

เรือหมุนลำแรก "Bukau"

เรือที่ขับเคลื่อนด้วยลมปีกใบเรือ

เรือบรรทุกสินค้า "ดีน่า-ชิฟฟ์"

เรือบรรทุกน้ำมัน "ชิน เอโทกุ มารุ"

เรือที่มีกังหันอากาศแนวตั้งแบบโรตารี

เป็นไปไม่ได้เลยที่จะตอบคำถามว่าใบเรือถูกประดิษฐ์ขึ้นเมื่อใด เช่นเดียวกับที่เป็นไปไม่ได้ที่จะตั้งชื่อผู้แต่ง "Venuses" ยุคหินเก่าที่มีชื่อเสียง - ประติมากรรมหญิงดึกดำบรรพ์ที่นักโบราณคดีค้นพบในสถานที่ต่าง ๆ ของทวีปยูเรเชียน บางทีทั้งคู่ - ใบเรือและ "วีนัส" - ปรากฏตัวพร้อมกันในยุคหินเก่า? เราเดาได้เฉพาะเรื่องนี้เท่านั้น สิ่งเดียวที่เราสามารถพูดได้อย่างมั่นใจคือเมื่อ 6,000 ปีก่อนมีใบเรืออยู่แล้ว - ชาวอียิปต์ใช้ใบเรือตรงเมื่อแล่นไปตามแม่น้ำไนล์

การพัฒนาใบเรือไปควบคู่ไปกับการพัฒนาของมนุษยชาติและถึงจุดสูงสุดในกลางศตวรรษที่ 19 เมื่อ "เครื่องคั้นลม" ที่มีชื่อเสียง - ปัตตาเลี่ยนชา - ปรากฏขึ้นและเมื่อต้นศตวรรษที่ 20 - ก็ไม่น้อยไปกว่านั้น เรือที่มีชื่อเสียงประเภท "Flyins P" ("Flying P") ของ บริษัท ฮัมบูร์ก " Laesh" เรือห้าเสากระโดงของเธอ "Preussen" ถือเป็นเรือใบที่ใหญ่ที่สุดในโลกเมื่อต้นศตวรรษที่ 20: ความสามารถในการลงทะเบียน - 5,081 ตัน, การกระจัด - 11,000 ตัน บันทึกยังคงอยู่กับพื้นที่ 6,500 เมตรจาก 45 ใบ (เสาห้าเสาตั้งตรงมี 30 เสา) ไม่ว่าเรือเหล็กลำแรกที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ไอน้ำจะมีบทบาทยิ่งใหญ่เพียงใด ศตวรรษที่ 19 เรียกได้ว่าเป็นยุครุ่งเรืองของเรือบรรทุกสินค้าไม้เลยก็ว่าได้ นักออกแบบยังคงทำงานเพื่อปรับปรุงคุณภาพของเรือใบโดยพยายามเพิ่มความเร็วซึ่งกลายเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักในการแข่งขันที่เพิ่มขึ้นของบริษัทการค้า สองประเทศเป็นผู้นำในการแข่งขันการต่อเรือ - สหรัฐอเมริกาและอังกฤษ

ชาวอเมริกันเป็นคนแรกที่สร้างเรือปัตตาเลี่ยนที่เบาเพรียวและเร็วมาก แต่อังกฤษไม่ได้ล้าหลังและในไม่ช้าการแข่งขันที่แท้จริงระหว่างเรือใบอังกฤษและอเมริกันก็เริ่มขึ้น

การกระจัดของเรือโดยเฉลี่ยอยู่ที่ 1,000-2,000 ตัน แต่บางลำมีการกำจัดมากถึง 3,500-4,000 ตัน ความยาวของพวกเขามากกว่าความกว้างถึงหกเท่า จากนั้นหลักการต่อเรือที่รู้จักกันดีก็ปรากฏขึ้น - "การวิ่งตามยาว" ด้วยการสร้างเรือประเภทนี้ นักต่อเรือได้สร้างปาฏิหาริย์อย่างแท้จริง ตัวเรือปัตตาเลี่ยนเป็นแบบประกอบเข้าด้วยกัน: กระดูกงูและโครงเป็นเหล็ก ตัวเรือเป็นไม้ หุ้มส่วนใต้น้ำด้วยแผ่นทองแดงเพื่อป้องกันการเปรอะเปื้อนของสาหร่าย ด้วยเหตุนี้ โครงสร้างตัวเรือจึงมีความเบาโดยไม่กระทบต่อความแข็งแกร่งของตัวเรือ

เพื่อลดขนาดลูกเรือลงเหลือ 23-28 คนและอำนวยความสะดวกในการทำงานในทะเลบนเรือใบเหล่านี้จึงได้ใช้ความสำเร็จทางเทคโนโลยีของกลางศตวรรษที่ 19: พวงมาลัยแบบสกรู, กว้านมือพร้อมระบบขับเคลื่อนเกียร์, ปั๊มพร้อมมู่เล่และกลไกอื่น ๆ ใน "ฟองแห่งท้องทะเล" ทุกอย่างอยู่ภายใต้การควบคุมเพื่อให้ได้ความเร็วสูงสุด ยาวและเรียว ด้วยตัวเรือที่เรียบราวกับตัวปลาไหล เรือปัตตาเลี่ยนมีก้านที่โค้งงออย่างงดงามและแหลมคมตัดผ่านคลื่นได้ราวกับมีด เสากระโดง “ตึกระฟ้า” และคันธนูที่ยาวเป็นพิเศษบรรทุกใบเรือได้มากมายจนไม่สามารถข้ามไปได้อีกต่อไป กรรไกรตัดใบชาที่มีชื่อเสียงถือว่าเร็วที่สุด: ความเร็วถึง 20 นอต (37 กม./ชม.) มากกว่าสิบเมตรต่อวินาที - นั่นคือความเร็วของเรือจมูกแหลมขนาดพันตันที่บิน (ถูกต้องแล้ว!) จากคลื่นหนึ่งไปยังอีกคลื่นหนึ่ง ทุกปี บริษัทการค้าจะให้โบนัสพิเศษแก่เรือซึ่งจะเป็นคนแรกที่นำชาเก็บเกี่ยวใหม่จากประเทศจีน - จึงเป็นที่มาของชื่อ เมื่อเปรียบเทียบกับประเภทของแท่นขุดเจาะในศตวรรษก่อนๆ แทนที่จะใช้ใบเรือแบบปกติสามใบหรือในกรณียกเว้น ให้ใช้ใบเรือตรงสี่ชั้น ปัตตาเลี่ยนที่มีหัวเรือเต็มใบสามารถบรรทุกใบเรือตรงได้เจ็ดใบบนเสากระโดงแต่ละใบ ชื่อของพวกเขา (เริ่มจากด้านล่าง) ในหมู่กะลาสีเรือชาวอังกฤษมีเสียงดังนี้: ใบล่าง (ใบเรือหรือใบหลัก), ใบเรือล่าง, ใบเรือด้านบน, ใบเรือด้านบน, ใบเรือด้านบน, ใบเรือด้านบน, ใบเรือ "รอยัล", ใบเรือ "ท้องฟ้า", ใบเรือ "ดวงจันทร์" ( หรือ “เครื่องขูดท้องฟ้า”) นอกเหนือจากใบเรือหลักที่ระบุไว้ด้านข้างแล้ว ในกรณีที่มีลมพัด มีการติดตั้งใบเรือจิ้งจอกเพิ่มเติมบน "ต้นไม้" ทรงกลมบางๆ โดยมีใบยื่นออกไปตามหลา และมีการติดตั้งใบเรือระหว่างเสากระโดงเรือ พื้นที่รวมของใบเรือทั้งหมดคือ 3300 ตารางเมตรขึ้นไป ขณะที่ปัตตาเลี่ยนแล่นเต็มใบโดยมีลมพัดแรง ดูเหมือนว่าจากด้านข้างมีเมฆขาวลอยอยู่เหนือผิวมหาสมุทร เพื่อความสง่างามรูปร่างที่เพรียวบางใบเรือและความเร็วที่มากมายปัตตาเลี่ยนจึงได้รับชื่ออื่น - "windjammers" ("เครื่องบีบลม")

การแข่งขันชาได้กลายเป็นการแข่งขันด้านความเร็วอย่างแท้จริง ตัวอย่างเช่นในปี พ.ศ. 2409 ปัตตาเลี่ยนห้าตัวพร้อมสินค้าชาออกจากฝูโจว (จีน) เกือบจะพร้อมกัน การแข่งขันความเร็วครั้งนี้ถือเป็นการเดินทางทางทะเลที่น่าตื่นเต้นที่สุดครั้งหนึ่งทั่วโลก กัปตันผู้ทะเยอทะยานทั้งห้าคนใฝ่ฝันที่จะมาลอนดอนก่อน ในการแข่งรถ ทุกอย่างเป็นเดิมพัน Ariel เรือใบลำหนึ่งแล่นไปพร้อมกับรายการจำนวนมากเป็นเวลาหลายชั่วโมงติดต่อกันในช่วงที่เกิดพายุรุนแรงในมหาสมุทรแอตแลนติก คลื่นสูงชันกลิ้งไปทั่วดาดฟ้าของปัตตาเลี่ยน แต่แทนที่จะถอดใบอย่างน้อยหนึ่งใบ ลูกเรือกลับใช้ผ้าใบปิดช่องฟักและช่องอื่นๆ ทั้งหมดจนแน่น เพื่อหลีกเลี่ยงการถูกน้ำพัดลงน้ำ กะลาสีเรือจึงผูกตัวเองไว้ที่ที่ทำงานด้วยสายเคเบิลพิเศษ การต่อสู้กับธาตุดำเนินไปเกือบครึ่งวัน เรือได้รับชัยชนะ เมื่อวันที่ 6 กันยายน โดยใช้เวลาไม่ถึง 99 วัน "แอเรียล" ก็มาถึงอังกฤษ... หลังจากเปิดคลองสุเอซในปี พ.ศ. 2412 เที่ยวบินแล่นเรือใบในแนว "ชา" ก็ไร้ประโยชน์ “แอเรียล” ทำงานแปลกๆ โดยขนส่งถ่านหินจากอังกฤษไปยังญี่ปุ่นและออสเตรเลีย

แต่ในช่วงเวลาสั้นๆ เรือปัตตาเลี่ยนก็กลับมาเป็นที่นิยมอีกครั้ง ออสเตรเลียเริ่มผลิตขนแกะจำนวนมากซึ่งยุโรปและอเมริกาต้องการ มีเรือกลไฟไม่เพียงพอที่จะแล่นในระยะทางไกลเช่นนี้โดยไม่ต้องบรรทุกถ่านหินเพิ่มเติม ดังนั้นเราจึงต้องหันมาใช้บริการของเรือใบ ในเดือนตุลาคม พ.ศ. 2428 ปัตตาเลี่ยน 6 ตัวออกเดินทางจากท่าเรือซิดนีย์ของออสเตรเลียไปยังประเทศอังกฤษ และหนึ่งในนั้นคือ Cutty Sark ซึ่งได้รับการขนานนามว่าเป็น "ราชินีแห่งท้องทะเล" เนื่องจากมีแนวเส้นที่สวยงาม ความสามารถในการแล่นได้มหาศาล และความคุ้มค่าในการเดินทะเล ในวันที่หกสิบเจ็ดของการเดินทาง Cutty Sark มาถึงลอนดอนก่อนใครๆ นี่เป็นสถิติที่ไม่เคยมีมาก่อนสำหรับการแล่นเรือใบ และไม่เพียงแต่การเดินเรือเท่านั้น แต่ยังรวมถึงไอน้ำด้วย ระหว่างทางกลับ ปัตตาเลี่ยนได้แซงเรือโดยสารที่เร็วที่สุดในขณะนั้น นั่นคือ Britannia พวกเขาบอกว่าเจ้าหน้าที่ของนาฬิกาปลุกกัปตันแล้วพูดว่า:

ท่าน! ออกไปที่สะพานมีบางสิ่งที่พิเศษเกิดขึ้น - เรือใบกำลังแซงเรา!

กัปตันยิ้มและไม่ขยับจากที่ของเขา

ไปทำไม? ท้ายที่สุดนี่คือ Cutty Sark และไม่มีประโยชน์ที่จะแข่งขันกับมัน!

ยุคของเรือปัตตาเลี่ยนสิ้นสุดลงในปี 1924 เมื่อเรือ Hasperus ซึ่งเป็นเรือที่สวยงามลำสุดท้ายถูกทิ้งร้าง และมีเพียงเรือ Cutty Sark เท่านั้นที่แล่นจนถึงปี 1949

อย่างไรก็ตาม เมื่อกองทหารและกองเรือขนส่งสิ้นสุดลง การแล่นเรือก็ยังไม่สิ้นสุด เนื่องจากเป็นอุปกรณ์ขับเคลื่อนสำหรับเรือกีฬาและเรือ ใบเรือจึงมีบทบาทสำคัญในการศึกษาของกะลาสีเรือต่อไปเป็นเวลานาน

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีอย่างรวดเร็วมาพร้อมกับการเกิดขึ้นของปัญหาสิ่งแวดล้อมร้ายแรง ซึ่งบางครั้งก่อให้เกิดอันตรายต่อธรรมชาติอย่างไม่สามารถแก้ไขได้ ภัยพิบัติจากเรือบรรทุกน้ำมันและไฟไหม้ครั้งใหญ่ในทุ่งนอกชายฝั่งเป็นเครื่องยืนยันเรื่องนี้ แนวคิดและแนวทางแก้ไขใหม่ๆ จะต้องช่วยให้กองเรือเดินทะเลของโลกเป็นมิตรกับสิ่งแวดล้อม และใบเรือสามารถบรรทุกความแปลกใหม่ได้

โชคดีสำหรับมนุษยชาติ มีคนที่สามารถเห็นสิ่งที่คนอื่นไม่สังเกตเห็นอยู่เสมอ และมีความอยากรู้อยากเห็นไม่สิ้นสุด นี่คือคุณสมบัติที่สำคัญของนักประดิษฐ์ทุกคน

บุคคลดังกล่าวคือวิศวกรชาวเยอรมัน Anton Flettner (พ.ศ. 2428-2504) ครั้งหนึ่งขณะล่องเรือใบดูความพยายามของกะลาสีที่ทำงานท่ามกลางพายุด้วยใบเรือที่ความสูง 40-50 ม. เขาคิดว่า: เป็นไปได้ไหมที่จะแทนที่ใบเรือแบบคลาสสิกด้วยบางสิ่งโดยใช้แรงลมแบบเดียวกัน? ภาพสะท้อนบังคับให้เฟลตต์เนอร์จำนักฟิสิกส์เพื่อนร่วมชาติของเขา ไฮน์ริช กุสตาฟ แมกนัส (พ.ศ. 2345-2413) ซึ่งในปี พ.ศ. 2395 ได้พิสูจน์ว่าแรงตามขวางที่เกิดขึ้นซึ่งกระทำต่อวัตถุที่หมุนในการไหลของของเหลวหรือก๊าซที่ไหลรอบ ๆ นั้นมีทิศทางในทิศทางที่ความเร็วการไหล และหมุนร่างกายให้ตรงกัน

แมกนัสยืนยันการมีอยู่ของผลกระทบดังกล่าวในภายหลังในการทดลองด้วยตาชั่ง กระบอกสูบที่มีมอเตอร์เชื่อมต่ออยู่วางในแนวนอนบนชามใบหนึ่ง และวางตุ้มน้ำหนักไว้ที่อีกชามหนึ่ง กระบอกสูบถูกเป่าด้วยอากาศ แต่จนกระทั่งมอเตอร์เปิด กระบอกสูบก็ยังคงไม่เคลื่อนไหว และความสมดุลของเครื่องชั่งจะไม่ถูกรบกวน อย่างไรก็ตาม เราเพียงแค่ต้องสตาร์ทมอเตอร์และทำให้กระบอกสูบหมุน เนื่องจากชามที่ตั้งอยู่นั้นขึ้นหรือลง ขึ้นอยู่กับทิศทางการหมุน จากการทดลองนี้ นักวิทยาศาสตร์ได้กำหนดไว้ว่า: หากอากาศไหลเข้าสู่กระบอกสูบที่กำลังหมุน ความเร็วของการไหลและการหมุนที่ด้านหนึ่งของกระบอกสูบจะถูกเพิ่มเข้าไป และอีกด้านหนึ่งจะถูกลบออก และเนื่องจากความเร็วที่สูงกว่าสอดคล้องกับแรงดันที่ต่ำกว่า แรงผลักดันที่ตั้งฉากกับการไหลจึงเกิดขึ้นบนกระบอกสูบที่กำลังหมุนอยู่ในการไหลของอากาศ สามารถเพิ่มหรือลดได้หากหมุนกระบอกสูบเร็วขึ้นหรือช้าลง เป็นการทดลองของ Magnus ที่ทำให้ Flettner มีความคิดที่จะเปลี่ยนใบเรือบนเรือด้วยกระบอกหมุน แต่ความสงสัยก็เกิดขึ้นทันที อันที่จริงบนเรือลำใหญ่ใบพัดดังกล่าวจะดูเหมือนหอคอยขนาดใหญ่สูง 20-25 ม. ซึ่งเมื่อเกิดพายุจะสร้างอันตรายมหาศาลให้กับเรือ คำถามเหล่านี้จำเป็นต้องได้รับคำตอบ และ Flettner ก็เริ่มค้นคว้าของเขา

ในวันสุดท้ายของเดือนมิถุนายน พ.ศ. 2466 เขาได้ทำการทดลองครั้งแรกกับแบบจำลองบนทะเลสาบวันซี ใกล้กรุงเบอร์ลิน เป็นเรือลำหนึ่งที่มีความยาวไม่ถึงหนึ่งเมตร มีกระบอกกระดาษ เส้นผ่านศูนย์กลางประมาณ 15 ซม. และสูงประมาณ 1 ม. มีการใช้กลไกนาฬิกาเพื่อหมุนเรือ การทดลองประสบความสำเร็จ แต่ยังมีคำถามมากมาย รวมถึงแรงที่เกิดขึ้นบนโรเตอร์ระหว่างการหมุน

การศึกษาเพิ่มเติมและการวัดที่เกี่ยวข้องทั้งหมดได้ดำเนินการในห้องปฏิบัติการ ผลลัพธ์ของพวกเขามีดังนี้

หากพื้นผิวของโรเตอร์ที่กำลังหมุนสัมผัสกับลม ความเร็วของโรเตอร์จะเปลี่ยนไป เมื่อพื้นผิวเคลื่อนไปทางลม ความเร็วจะลดลง และความดันจะเพิ่มขึ้น ที่ด้านตรงข้ามของโรเตอร์ ความเร็วการไหลของอากาศจะเพิ่มขึ้น และความดันจะลดลง ความแตกต่างของแรงดันที่เกิดขึ้นจะสร้างแรงผลักดันที่สามารถใช้เพื่อเคลื่อนย้ายเรือได้

แต่สิ่งที่น่าประหลาดใจที่สุดเกี่ยวกับการวิจัยของ Flettner ก็คืออย่างอื่น ปรากฎว่าแรงผลักดันที่เกิดขึ้นนั้นมากกว่าแรงดันลมบนโรเตอร์ที่อยู่นิ่งหลายเท่า การคำนวณแสดงให้เห็นว่าพลังงานลมที่ใช้นั้นมากกว่าพลังงานที่ใช้ในการหมุนโรเตอร์ประมาณ 50 เท่า และขึ้นอยู่กับความถี่ในการหมุนและความเร็วลม เหตุการณ์สำคัญอีกประการหนึ่งก็ชัดเจนเช่นกัน - ความเป็นไปได้ในการแล่นเรือหมุนทวนลมโดยมีเส้นทางสลับ (แทค) ใกล้กับแนวลม กล่าวอีกนัยหนึ่ง สำหรับเรือดังกล่าว กฎธรรมชาติของการเดินเรือที่เรือใบธรรมดาใช้ยังคงใช้ได้อยู่ แต่ในเวลาเดียวกัน โอกาสได้รับการประเมินอย่างยอดเยี่ยมเนื่องจากพื้นที่ของโรเตอร์ที่สัมพันธ์กับพื้นที่ใบเรือของเรือใบธรรมดาซึ่งเทียบได้กับการกระจัดของเรือโรตารีมีเพียง 0.1-0.15 เปอร์เซ็นต์ และมวล (โรเตอร์) ของมันนั้นน้อยกว่ามวลรวมของอาวุธเดินเรือประมาณ 5 เท่า

โดยธรรมชาติแล้วส่วนหนึ่งของความพยายามที่ได้รับเนื่องจากการหมุนของกระบอกสูบนั้นถูกใช้ไปกับการดริฟท์ (การแทนที่ของเรือที่กำลังเคลื่อนที่จากแนวเส้นทาง) และอีกส่วนหนึ่งถูกใช้ไปกับการเคลื่อนเรือไปข้างหน้า

การเป่าในอุโมงค์ลมแสดงให้เห็นว่า: แรงผลักดันนี้สามารถเพิ่มได้เกือบ 2 เท่าหากคุณปิดด้านบนของกระบอกสูบด้วยดิสก์ (ในรูปแบบของแผ่นแบน) ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลางใหญ่กว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของกระบอกสูบนั่นเอง . นอกจากนี้ สิ่งสำคัญคือต้องค้นหาความสัมพันธ์ที่จำเป็นระหว่างความเร็วลมและความเร็วเชิงมุมของการหมุนของโรเตอร์ ขนาดของแรงที่เกิดจากการหมุนขึ้นอยู่กับสิ่งนี้ นั่นเป็นเหตุผลว่าทำไมโรเตอร์จึงได้รับการทดสอบครั้งแรกในอุโมงค์ลม จากนั้นจึงทดสอบบนเรือจำลอง การทดลองนี้ทำให้สามารถกำหนดขนาดที่เหมาะสมที่สุดสำหรับภาชนะทดลองได้ และตั้งแต่นั้นมาจึงได้ตั้งชื่อ "โรเตอร์ Flettner" ให้กับหน่วยขับเคลื่อนที่ไม่ธรรมดา

เรือใบสามเสากระโดง "Bukau" ที่มีระวางขับน้ำ 980 ตันถูกใช้เป็นเรือทดลองลำแรกสำหรับการทดสอบ ในปี พ.ศ. 2467 แทนที่จะเป็นเสากระโดงสามลำมีโรเตอร์ทรงกระบอกสองตัวที่มีความสูง 13.1 ม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 1.5 ม. ติดตั้งไว้บนนั้นขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้ากระแสตรงสองตัวที่มีแรงดันไฟฟ้า 220 โวลต์ ผลิตไฟฟ้าจากเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซลขนาดเล็กที่มีความจุ 33 กิโลวัตต์ (45 แรงม้า)

การทดสอบเริ่มขึ้นในทะเลบอลติกและสิ้นสุดด้วยความสำเร็จ ในเดือนกุมภาพันธ์ พ.ศ. 2468 เรือออกจาก "เมืองดานซิกเสรี" มุ่งหน้าสู่อังกฤษ ในทะเลเหนือ เรือ Bukau ต้องต่อสู้กับทะเลที่มีกำลังแรง แต่เรือใบ เนื่องจากการปรับสมดุลอย่างเหมาะสม จึงแกว่งน้อยกว่าเรือธรรมดา ความกลัวว่าใบพัดที่มีน้ำหนักมากจะส่งผลเสียต่อเสถียรภาพของเรือหรือจะต้องทนทุกข์ทรมานระหว่างการหมุนไม่เกิดขึ้นจริง แรงดันลมบนพื้นผิวไม่ถึงค่าที่มาก ในเวลาเดียวกัน สภาพอากาศเลวร้ายมากจนเรือหลายลำที่มีการเคลื่อนที่แบบเดียวกับ Bukau เข้าไปหลบภัยที่ท่าเรือใกล้เคียง “ไม่มีเรือใบสักลำเดียวที่สามารถพิชิตการเดินทางแบบเรือใบหมุนได้” หนังสือพิมพ์ภาษาอังกฤษเขียน

การเดินทางกลับไปยัง Cuxhaven ก็มาพร้อมกับพายุเช่นกัน คราวนี้เรือ Bukau เต็มไปด้วยถ่านหินตามแนวตลิ่ง และเธอก็แสดงให้เห็นข้อได้เปรียบเหนือเรือใบอื่นๆ อีกครั้ง คลื่นกลิ้งไปบนดาดฟ้าเรือและทุบเรือชูชีพ แต่ตัวโรเตอร์เองก็ไม่ได้รับความเสียหายใด ๆ ต่อจากนั้น เรือใบถูกเปลี่ยนชื่อเป็นบาเดน-บาเดน และเธอก็เดินทางด้วยความยากลำบากอีกครั้ง หลังจากอดทนต่อพายุรุนแรงในอ่าวบิสเคย์ เธอก็ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกและมาถึงนิวยอร์กอย่างปลอดภัย

ระบบขับเคลื่อนแบบหมุนได้รับการยกย่องอย่างสูง บำรุงรักษาง่ายกว่าใบเรือทั่วไปและเข้าสู่โหมดการทำงานอย่างรวดเร็ว ดังนั้น พวกเขาจึงตัดสินใจทำการทดสอบต่อไป ในปี พ.ศ. 2467 เรือลำแรกที่ออกแบบมาเพื่อการเดินเรือโดยใช้ระบบขับเคลื่อนแบบหมุนโดยเฉพาะได้ถูกวางลงที่อู่ต่อเรือของบริษัทร่วมหุ้น Weser (เยอรมนี) มีชื่อว่า "บาร์บารา" และมีวัตถุประสงค์เพื่อขนส่งผลไม้จากท่าเรืออเมริกาใต้ไปยังเยอรมนี ด้วยความยาว 85 ความกว้าง 15.2 และร่าง 5.4 ม. เรือลำนี้มีความสามารถในการบรรทุกสินค้าประมาณ 3,000 ตัน ตามการออกแบบเบื้องต้นควรติดตั้งโรเตอร์ขนาดยักษ์หนึ่งตัวที่มีความสูง 90 ม และเส้นผ่านศูนย์กลาง 13.1 ม. แต่เมื่อคำนึงถึงประสบการณ์ของเรือใบ "Bukau" โรเตอร์ขนาดมหึมาก็ถูกแทนที่ด้วยอันที่เล็กกว่าสามอัน - สูง 17 ม. และเส้นผ่านศูนย์กลาง 4 ม. ทำจากโลหะผสมอลูมิเนียมพร้อมผนัง หนากว่าหนึ่งมิลลิเมตรเล็กน้อย สำหรับโรเตอร์แต่ละตัวจะมีมอเตอร์หนึ่งตัวที่มีกำลัง 26 กิโลวัตต์ (35 แรงม้า) ซึ่งกำลังพัฒนา 150 รอบต่อนาที ด้วยแรงลม 5 แรง (8-11 ม./วินาที) ในทิศทางที่ดี (มุมมุ่งหน้าไป 105-110 องศา) แรงขับของใบพัดหมุนเทียบเท่ากับการทำงานของเครื่องยนต์ที่มีกำลัง 780 กิโลวัตต์ (1,060 แรงม้า) ). นอกจากนี้ หน่วยดีเซลเพลาเดี่ยวขนาด 750 กิโลวัตต์ (1,020 แรงม้า) ที่ขับเคลื่อนใบพัดยังเสริมแรงขับของโรเตอร์ ทำให้เรือแล่นได้ด้วยความเร็ว 10 นอต (18.5 กม./ชม.)

โดยพื้นฐานแล้วเรือหมุนมีข้อได้เปรียบเหนือพวกมันมาก ไม่จำเป็นต้องเรียกลูกเรือบนดาดฟ้าเรือมาทำความสะอาดและออกใบเรืออีกต่อไป มีเจ้าหน้าที่เพียงคนเดียว (บนสะพาน) ที่ควบคุมการเคลื่อนที่ของโรเตอร์โดยใช้มือจับหลายอัน เมื่อแล่นในระยะใกล้ (ต้านลม) เรือเหล่านี้จะแล่นได้สูงถึง 30 องศา ในขณะที่เรือใบธรรมดาส่วนใหญ่จะมีมุมระหว่างทิศทางลมและทิศทางการเคลื่อนที่อย่างน้อย 40-50 องศา ความเร็วในการเคลื่อนที่ถูกควบคุมโดยความเร็วการหมุนของโรเตอร์ และการหลบหลีกถูกควบคุมโดยการเปลี่ยนทิศทางการหมุน เรือโรเตอร์สามารถย้อนกลับได้

อย่างไรก็ตามความซับซ้อนของการออกแบบตัวขับเคลื่อนแบบหมุนและที่สำคัญที่สุดคือความจริงที่ว่าเรือที่ติดตั้งพวกมันยังคงแล่นต่อไปโดยมีข้อเสียทั้งหมดซึ่งประการแรกคือการพึ่งพาลมโดยสมบูรณ์ไม่ได้นำไปสู่การใช้อย่างแพร่หลาย .

อย่างไรก็ตามนักออกแบบกลับมาสู่แนวคิดเรื่องการใช้พลังงานลมครั้งแล้วครั้งเล่า ในช่วงกลางทศวรรษที่ 60 ของศตวรรษที่ 20 สำนักงานออกแบบพิเศษได้ถูกสร้างขึ้นในหลายประเทศทางทะเลซึ่งจัดการกับปัญหาการขับเคลื่อนด้วยลมนั่นคือการเคลื่อนที่ของเรือด้วยความช่วยเหลือของเครื่องยนต์ลมและตัวขับเคลื่อนลม ในกรณีแรก การแปลงพลังงานลมเป็นแรงผลักดันเกิดขึ้นตามสายโซ่: เครื่องยนต์ลม - ระบบส่งกำลัง (เครื่องกลหรือไฟฟ้า) - ใบพัด ตามการออกแบบ กังหันลมมีความโดดเด่นด้วยแกนหมุนในแนวนอน (กังหัน 1-, 2-, 3- หรือหลายใบพัด) และแกนตั้งเช่นกังหันแบบดรัม ในด้านความเร็วในการหมุน - ความเร็วสูง มีความเร็วในการหมุนสูง (รวมเข้ากับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าในแง่ความถี่การหมุนได้ดี) และความเร็วต่ำทำให้เกิดแรงบิดขนาดใหญ่โดยตรงบนใบพัด เมื่อใช้เครื่องยนต์ลม เรือไม่ได้ถูกจำกัดในการเลือกทิศทางที่สัมพันธ์กับทิศทางของลม อย่างไรก็ตาม เครื่องยนต์ลมมีประสิทธิภาพต่ำเนื่องจากมีการแปลงพลังงานซ้ำๆ เครื่องยนต์ลมมีประสิทธิภาพที่ความเร็วลมตั้งแต่ 3-4 ถึง 12-14 เมตร/วินาที และเรือเคลื่อนที่ได้ดีกว่าในลมปะทะมากกว่าลมท้าย จะต้องหยุดที่ความเร็วลม 15-20 m/s เนื่องจากมีภัยคุกคามต่อการทำลายล้าง

กังหันลมทดลองที่มีการออกแบบหลากหลายได้รับการทดสอบบนเรือยอทช์เรียบร้อยแล้ว อย่างไรก็ตาม บนเรือขนส่งขนาดใหญ่ พวกมันไม่ได้ใช้เป็นไดรฟ์สำหรับเครื่องกำเนิดไฟฟ้าด้วยซ้ำ แม้ว่าการทดลองในทิศทางนี้จะดำเนินต่อไปก็ตาม

ในกรณีที่สอง แรงดึงที่ดึงเรือเกิดขึ้นโดยตรงบนกังหันลม แต่การแล่นต้านลมโดยตรงและในมุมที่มุ่งหน้าไปในช่วงใดช่วงหนึ่งใกล้ทิศทางนี้เป็นไปไม่ได้ ความเร็วของเรือดังกล่าวขึ้นอยู่กับความเร็วลมและค่อนข้างต่ำ - 7-10 นอต (13-18.5 กม./ชม.) ประเภทหลักของเครื่องขับเคลื่อนลม ได้แก่ โรเตอร์ Flettner ซึ่งเรารู้จักอยู่แล้ว ใบเรือแบบปีกและใบแบบคลาสสิก ซึ่งยังคงได้รับการปรับปรุง และผ่านการสร้างสรรค์วัสดุใหม่ วัสดุลาวาซานที่ทนต่อรอยยับและไนตรอนทนความร้อนวัสดุที่ทำจากพลาสติกและเส้นใยสังเคราะห์มีความแข็งแรงและความเบาเพิ่มขึ้น ใช้สำหรับเรือสมัยใหม่ที่มีระบบขับเคลื่อนใบเรือ

การศึกษากังหันลมเต็มรูปแบบครั้งแรกดำเนินการในปี พ.ศ. 2503-2510 ที่สถาบันต่อเรือฮัมบูร์ก ซึ่งมีการพัฒนาการออกแบบเรือบรรทุกสินค้าที่มีน้ำหนักบรรทุก 17,000 ตัน ผลจากการทำงานหนักในเวลาต่อมารวมถึงการเป่ามากกว่านั้น แบบจำลอง 50 แบบในอุโมงค์ลมและการทดสอบในสระทดลองทำให้สามารถสร้างเรือ "Dina-Schiff" ในปี 1982 ซึ่งเป็นเวลานานไม่มีระบบอะนาล็อกในโลก เป็นเรือใบที่สามารถบรรทุกสินค้าได้ 16,500 ตันและมีขนาดที่น่าประทับใจ: ความยาว - 160.5 ม. กว้าง - 21 ม. ความสูงด้านข้าง - 13 ม. ร่าง - 9.1 ม. เสากระโดงเรือหมุนได้แต่ละลำมีใบเรือตรงห้าใบ ได้แก่ ทอดยาวไปบนหลาที่มีประวัติโดยไม่มีช่องว่างและโดยรวมแล้วประกอบด้วยใบเรือขนาดยักษ์ที่มีประสิทธิภาพ (สูงและแคบ) หนึ่งใบโดยมีพื้นที่ 1,200 ตร.ม. (พื้นที่รวมของใบเรือทั้งหมดถึง 7200 ตร.ม.) มอเตอร์ไฟฟ้าที่ยกหรือถอยใบเรือใดๆ จาก 30 ใบจะถูกควบคุมโดยเจ้าหน้าที่เฝ้าดูจากห้องควบคุมที่ติดตั้งคอมพิวเตอร์ นอกจากใบเรือแล้ว Din-Shiff ยังติดตั้งเครื่องยนต์ดีเซลขนาด 330 กิโลวัตต์ (448 แรงม้า) สามเครื่อง เรือพัฒนาความเร็วเฉลี่ย 12 นอตและมีลมพัดแรง - มากถึง 16 นอต

การปรับปรุงเพิ่มเติมของโครงการ Dyna-Schiff ยังคงดำเนินต่อไปโดยสมาคมวิจัยฟรีดริช ไวส์ จากเมืองอาเรนสบวร์ก ประเทศเยอรมนี มันสร้างเรือบรรทุกสินค้าแล่นใบที่งดงามพร้อมการดึงใบเรือโดยอัตโนมัติ ซึ่งแต่ละลำพันอยู่บนเพลาที่อยู่ในลานประวัติ ความยาวของผู้ให้บริการเทกองคือ 65 ม. สามารถบรรทุกสินค้าได้ 1,000 ตัน เสากระโดงเรือทั้งสามเสาแต่ละเสามีใบเรือตรงห้าใบ นอกจากนี้ ในกรณีที่สภาพอากาศสงบ มีการติดตั้งเครื่องยนต์ดีเซลเสริมกำลัง 350 กิโลวัตต์ (476 แรงม้า) บนเรือ ด้วยการใช้เพียงแรงขับใบเรือ เรือดังกล่าวสามารถเข้าถึงความเร็ว 12-14 นอต และมีลมหางแรง - สูงถึง 20 (37 กม./ชม.) ซึ่งสอดคล้องกับความเร็วของเรือคอนเทนเนอร์สมัยใหม่

"Dina-Schiff" และผู้ให้บริการเทกองจาก Ahrensburg ไม่ได้อยู่เพียงลำพังบนถนนทางทะเลในปัจจุบัน - ตั้งแต่เดือนมิถุนายน 1990 พวกเขาได้มาพร้อมกับเรือธงขององค์กรกรีนพีซ "Rainbow-Urrior" ซึ่งดัดแปลงในฮัมบูร์กในลักษณะ " ดีน่า-ชิฟฟ์" เมื่อแรงลมเท่ากับ 5 เรือจะพัฒนาความเร็วมากกว่า 12 นอต (22 กม./ชม.)

เมื่อคำนึงถึงประสิทธิภาพที่ดีของเรือที่กล่าวมาข้างต้น ขณะนี้เรือบรรทุกสินค้าแห้งที่มีความจุ 900 ถึง 2,000 ตันกำลังได้รับการออกแบบ อย่างไรก็ตาม นักวิทยาศาสตร์ชาวเยอรมันเชื่อว่าเรือเหล่านี้ไม่น่าจะสร้างผลกำไรให้กับยุโรปได้เนื่องจากความไม่แน่นอนของ ลมพัดใกล้ชายฝั่งและเสนอให้ติดตั้งอุปกรณ์เดินเรือเพิ่มเติมแก่เรือบรรทุกสินค้าแห้งธรรมดาและเรือคอนเทนเนอร์ซึ่งจะทำให้ประหยัดเชื้อเพลิงได้ร้อยละ 10-25

การพัฒนากังหันลมและกังหันลมดำเนินการอย่างจริงจังโดยเฉพาะอย่างยิ่งในประเทศที่มีปริมาณสำรองน้ำมันธรรมชาติจำกัดหรือไม่มีเลย ดังนั้นในญี่ปุ่นเฉพาะในช่วงปี พ.ศ. 2523-2529 จึงมีการนำเรือ 10 ลำเข้าใช้งานโดยนอกเหนือจากการขับเคลื่อนเชิงกลแล้วยังมีการขับเคลื่อนด้วยลมอีกด้วย ตัวแทนทั่วไปของพวกเขาคือเรือบรรทุกน้ำมันชายฝั่ง Shin Eitoku Maru ที่มีระวางขับน้ำ 1,600 ตันเปิดตัวในเดือนกรกฎาคม พ.ศ. 2523 โดยบริษัทต่อเรือ Imamura ขนาดหลักคือ: ความยาว - 66, ความกว้าง - 10.6, ร่าง - 4.4 ม. พร้อมกับใบเรือสองใบที่มีพื้นที่ 97 ม. 2 ต่ออันและเครื่องยนต์ที่มีกำลัง 1,177 กิโลวัตต์ (1,600 แรงม้า) ความเร็วเฉลี่ยของเรือบรรทุกน้ำมันอยู่ที่ 12 นอต (22 กม./ชม.) เวลาที่เขาใช้เวลาล่องเรือต่อปีคือร้อยละ 15 ของทั้งหมด

ความสำเร็จสูงสุดในการสร้างเรือโดยใช้โครงการ "เครื่องยนต์กลบวกแรงขับลม" คือเรือญี่ปุ่น "Usiki Pioneer" ด้วยการกำจัด 26,000 ตันมีความยาว 162.4 ลำแสง 25.2 และร่าง 10.6 ม. เครื่องยนต์หลักสองเครื่องที่มีกำลัง 2,427 กิโลวัตต์ (3300 แรงม้า) และใบเรือสองใบขนาด 320 ม. 2 ต่ออัน ด้วยการใช้ใบเรือร่วมกันและหนึ่งในเครื่องยนต์ เรือสามารถแล่นด้วยความเร็วเฉลี่ย 13.5 นอต (25 กม./ชม.) การขับเคลื่อนด้วยลมถูกควบคุมโดยคำสั่งคอมพิวเตอร์

วิศวกรชาวญี่ปุ่นยังได้พัฒนาการออกแบบเรือใบที่สามารถบรรทุกสินค้าได้ 17,000 ตันและผู้โดยสาร 250 คน งานทั้งหมดที่เกี่ยวข้องกับการติดตั้งและทำความสะอาดใบเรือจะใช้เครื่องจักรทั้งหมด วิธีนี้จะช่วยให้บุคคลหนึ่งคนที่ใช้คอมพิวเตอร์จัดการใบเรือขนาด 1,500 ตารางเมตรที่วางบนเสากระโดงหกเสาได้ภายใน 20 วินาที ความเร็วสูงสุดของเรือประมาณ 20 นอต (37 กม./ชม.) สามารถ “จับ” สายลมเพียงเล็กน้อยได้ ในกรณีที่สงบสนิทจะมีการติดตั้งเครื่องยนต์ให้

การทดสอบตัวเลือกการเดินเรืออเนกประสงค์และค่อนข้างแพงดำเนินการในปี 1985 โดยนักวิทยาศาสตร์และนักออกแบบชาวโปแลนด์ บนเรือทดลอง "โอเชียเนีย" ขนาด 50 เมตรที่มีระวางขับน้ำ 550 ตัน มีการติดตั้งเสากระโดงสามเสาที่ทำจากโลหะผสมที่ทนทานและน้ำหนักเบาพร้อมใบเรือตรงที่มีพื้นที่รวม 700 ตารางเมตร ติดตั้งและถอดออกโดยใช้ระบบขับเคลื่อนไฮดรอลิก และใช้เกียร์พิเศษที่ทำจากวัสดุสังเคราะห์สำหรับงานหนัก - เคฟลาร์ เมื่อลมแรงขึ้น พื้นที่ใบเรือก็ลดลง และเมื่อลมเกิน 25 เมตร/วินาที ใบเรือก็พับเป็นรูปกล่องรอบเสากระโดง

ประสบการณ์นี้ทำให้นักต่อเรือของอู่ต่อเรือ Gdansk สามารถสร้างเรือสำราญ Gwarek ได้ในปี 1986 ซึ่งเป็นแท่นขุดเจาะซึ่งเกือบจะคล้ายกับที่ติดตั้งในโอเชียเนีย "Gwarek" กลายเป็นทรัพย์สินของสำนักงานการท่องเที่ยวในฐานะบ้านพักตากอากาศลอยน้ำซึ่งผู้โดยสารจะได้พักในห้องโดยสารที่สะดวกสบาย 100 ห้อง การควบคุมเรือทั้งหมดดำเนินการจากสะพานโดยใช้คอมพิวเตอร์และระบบไฮดรอลิก

ใบเรือใหม่จำเป็นต้องมีการยึดและทำความสะอาดที่ทันสมัยมากขึ้น การออกแบบเสากระโดงหลายแบบได้รับการพัฒนา และแต่ละแบบก็มี "จุดเด่น" ของตัวเอง ดังนั้น เสากระโดงบางอันจึงถูกติดตั้งบนแท่นที่หมุนได้ และใบเรือก็ยื่นออกมาจากหลาและหดกลับเข้าไปด้านในเหมือนกับจอภาพยนตร์ และนักประดิษฐ์ชาวโปแลนด์ A. Borowsky จาก Szczecin ย้อนกลับไปในปี 1977 ได้รับสิทธิบัตรสำหรับเสากระโดงซึ่งประกอบด้วยท่อโลหะจำนวนมากที่เชื่อมต่อเป็นท่อเดียวด้วยเปลือกนอกบางที่ทำจากวัสดุสังเคราะห์สำหรับงานหนัก การออกแบบนี้เบากว่าแบบปกติและไม่ด้อยกว่าในด้านความแข็งแกร่ง

ใบเรือประเภทใหม่ยังได้รับการพัฒนาสำหรับเรือกีฬาอีกด้วย โดยเฉพาะอย่างยิ่งอุปกรณ์ขับเคลื่อนใหม่ - ปีกใบ - ได้พบการใช้งานแล้ว มันถูกสร้างขึ้นในรูปแบบของใบเรือแข็ง คล้ายกับปีกของเครื่องร่อนหรือเครื่องบิน แต่มีหน้าตัดที่สมมาตร มันถูกติดตั้งบนเรือน้ำแข็งและเรือใบคาตามารันที่พัฒนาด้วยความเร็วสูงซึ่งทำงานที่มุมต่ำของการโจมตี ที่มีประสิทธิภาพยิ่งกว่านั้นคือใบเรือแบบปีกซึ่งมีส่วนโค้งเว้าซึ่งแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับมุมการโจมตีและทิศทางของเรือหรือเรือ ตัวอย่างเช่น ในการออกแบบที่ใช้กับเรือคาตามารัน Patient Lady U (สหรัฐอเมริกา) ปีกใบประกอบด้วยหกส่วนที่ติดตั้งโดยอัตโนมัติโดยใช้คอมพิวเตอร์ในมุมที่กำหนดเพื่อรับลม ทำจากไม้อัดไฟเบอร์กลาสโฟมและผ้าใยสังเคราะห์น้ำหนักโดยมีพื้นที่ 28 ตารางเมตรเพียง 46 กิโลกรัม

นักออกแบบที่เกี่ยวข้องกับระบบขับเคลื่อนด้วยลมและเครื่องยนต์มักสนใจโครงการเหล่านี้มากที่สุด ซึ่งทำให้สามารถเพิ่มความเร็วของเรือได้ถึง 20 นอต ซึ่งก็คือความเร็วของเครื่องตัดชา มีการพยายามที่จะฟื้นฟูกองเรือให้ทันสมัย ​​โดยใช้หลักการขับเคลื่อนของเรือโฮเวอร์คราฟท์และระบบขับเคลื่อนไฮโดรฟอยล์

นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาเชิงบวกในการพัฒนากังหันลมประเภทใหม่ ดังนั้นวิศวกรชาวเยอรมันจึงเสนอเครื่องยนต์ "แบบหมุน" ซึ่งมีระนาบโพลีเอสเตอร์ 6 ลำตั้งอยู่บนแกนแนวตั้งสองแกนหมุนเข้าหากันที่มุม 60 องศา ลมที่กระทำต่อกังหันอากาศทำให้กังหันหมุน - ดังนั้นจะเปลี่ยนพลังงานจลน์เป็นพลังงานกลในการหมุนของเพลาใบพัดของเรือ

ปัจจุบันมีโครงการกังหันลมและกังหันลมมากมายหลายโครงการ ทั้งที่ดำเนินการและอยู่ในขั้นตอนการพัฒนา มีให้เลือกมากมาย แต่ผู้เชี่ยวชาญได้สรุปว่าตัวเลือกที่เหมาะสมที่สุดคือการติดตั้งระบบขับเคลื่อนด้วยลมบนเรือเดินทะเลและในแม่น้ำ เป็นส่วนเสริมของเครื่องยนต์กลไกหลัก สิ่งนี้จะช่วยประหยัดเชื้อเพลิงได้ 25-30 เปอร์เซ็นต์ และช่วยให้เรือมีความเร็ว 16 นอตที่ยอมรับได้ และยังช่วยให้สามารถใช้เรือที่มีขนาดค่อนข้างเล็กแทนโรงไฟฟ้าที่ทรงพลังได้อีกด้วย และเงื่อนไขบังคับอีกประการหนึ่ง: การใช้ระบบขับเคลื่อนการเดินเรือประเภทใหม่ทั้งหมดจำเป็นต้องมีการนำคอมพิวเตอร์มาใช้อย่างกว้างขวาง เฉพาะเทคโนโลยีคอมพิวเตอร์ความเร็วสูงเท่านั้นที่สามารถคำนึงถึงพารามิเตอร์ทั้งหมดที่ส่งผลต่อการเคลื่อนที่ของเรือและด้วยเหตุนี้จึงเพิ่มความปลอดภัยในการนำทาง

คำบรรยายสำหรับภาพประกอบ

ป่วย. 1. ดังที่เห็นได้จากภาพ แรงที่ตัดขวางกับทิศทางการไหลของอากาศเริ่มส่งผลต่อกระบอกสูบที่กำลังหมุน ดังนั้นจึงเห็นได้ชัดว่าแนวทางที่ดีที่สุดสำหรับเรือหมุนคือเมื่อลมพัดมาบนเรือโดยตรง และทิศทางการเคลื่อนที่ขึ้นอยู่กับว่าโรเตอร์หมุนตามเข็มนาฬิกาหรือทวนเข็มนาฬิกาเท่านั้น

ป่วย. 2. ลมใกล้เรียกว่าเต็มถ้ามุมนี้มากกว่า 66° และสูงชันถ้าน้อยกว่า การเคลื่อนที่ไปข้างหน้านั้นมั่นใจได้จากส่วนประกอบของแรงดันลม (a) ซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับทิศทางของเรือใบ ในขณะที่การกระทำของส่วนประกอบด้านข้าง (b) จะถูกทำให้เป็นกลางโดยกระดูกงูเรือ

ใบเรือก็เหมือนปีก ยืดหยุ่นได้เท่านั้น ใช้ลมสร้างแรงในการขับเคลื่อนเรือในการแล่นเรือยอทช์ การทำความเข้าใจว่าสิ่งนี้เกิดขึ้นได้อย่างไรจะช่วยให้คุณได้รับประสิทธิภาพที่ดีที่สุดจากใบเรือของคุณ
การทำความเข้าใจว่าใบเรือทั่วไปคืออะไรเป็นประโยชน์อย่างยิ่ง โดยปกติจะทำจากวัสดุที่ยืดหยุ่นเพื่อให้ได้รับลมสลับกันทั้งสองด้าน - ซึ่งทำได้ การแล่นเรือสำราญยึดเรือ ความยืดหยุ่นของวัสดุใบเรือทั่วไปเป็นข้อจำกัดในการออกแบบที่สำคัญ ป้องกันไม่ให้มีรูปทรงใบเรือจำนวนมากเนื่องจากลมไม่สามารถรักษาสภาพที่ต้องการได้

ซึ่งส่งผลให้ใบเรือมีรูปทรงสามเหลี่ยมแบบดั้งเดิม เนื่องจากวัสดุที่อยู่ด้านล่างถูกแขวนจากด้านบน ซึ่งท้ายที่สุดจะเรียวลงไปที่จุดด้านบนของเสากระโดง ปัญหาจึงกลายเป็นวิธีการสร้างและควบคุมใบเรือที่ยืดหยุ่นในการล่องเรือยอร์ชภายใต้อิทธิพลของลมในลักษณะที่จะสร้างแรงที่มั่นคงที่สามารถเคลื่อนย้ายเรือได้

งานใบเรือสมัยใหม่ก็เปรียบเสมือนปีก

เนื่องจากข้อจำกัดของใบเรือที่เป็นปีกเครื่องบินที่สามารถรองรับตัวเองได้ได้ถูกขจัดออกไปไปมากแล้ว ตัวอย่างเช่น โดยการใช้ระแนงเต็มความยาวหรือวัสดุแข็ง ใบเรือจึงได้รับการพัฒนาไปสู่ประสิทธิภาพที่ดียิ่งขึ้น สิ่งนี้แสดงให้เห็นความจริงที่ว่าใบเรือกลายเป็นเหมือนปีกมากขึ้นเรื่อยๆ และน้อยลงเหมือนใบเรือสามเหลี่ยม การวิเคราะห์วิธีการทำงานของใบเรือเป็นปีกจะมีประโยชน์ไม่เพียงแต่สำหรับใบเรือสมัยใหม่ซึ่งมีลักษณะคล้ายปีกเท่านั้น แต่ยังรวมไปถึงใบเรือแบบดั้งเดิมที่มีลักษณะเหมือนใบเรือปกติแต่ทำงานได้เกือบจะเหมือนกับปีกด้วย

ความเร็วของการไหลบนพื้นผิวด้านบนของปีกเพิ่มขึ้นทั้งเนื่องจากมุมของการไหลขึ้นและเนื่องจากความโค้งของพื้นผิวด้านบนมากขึ้นเมื่อเทียบกับด้านล่าง เมื่อตัวกลางเคลื่อนที่ (อากาศหรือน้ำ) เร่งความเร็ว ความดันบนพื้นผิวที่อยู่ติดกันจะลดลง ความแตกต่างของแรงกดบนพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของปีกทำให้เกิดแรงยกขึ้น

โครงร่างของใบเรือทั่วไป

หากเราเพิกเฉยต่อความหนาของปีก ก็จะสามารถแสดงด้วยเส้นโค้งบางๆ แทนโครงร่างของมันได้ รูปร่างของโครงร่างถูกกำหนดโดยจำนวนการยกที่มุมการโจมตีที่กำหนด เนื่องจากใบเรือทั่วไปตามคำจำกัดความแล้ว ไม่มีความหนา จึงมีเพียงโครงร่างเท่านั้น กระแสลมด้านนูนของใบเรือเหมือนปีกมีแรงดันต่ำกว่าเนื่องจากความเร่งของกระแสไหล ส่วนกระแสลมด้านเว้าอยู่ในบริเวณที่มีความกดอากาศสูงเนื่องจากการชะลอตัว ของการไหล ความแตกต่างของแรงกดบนพื้นผิวของใบเรือของปีกช่วยยึดใบเรือที่ยืดหยุ่นให้อยู่ในรูปทรงโค้งที่มั่นคง และสร้างแรงขับเคลื่อนเรือ

การยกใบเรือแบบธรรมดา

ใบเรือแบบธรรมดาก็เหมือนกับปีกที่ยกขึ้น บังคับกระแสลมที่เข้ามาให้เบี่ยงขึ้นด้านบน นี่เป็นเพราะแรงกดดันที่ต่ำกว่าบนพื้นผิวใต้ลมของใบเรือแบบธรรมดา ซึ่งดึงอากาศเข้ามาในบริเวณเหนือปีก การไหลของอากาศแบบโค้งนี้เรียกว่า “กระแสลมขึ้น”

อิทธิพลของรูปแบบคล้ายปีกของใบเรือสมัยใหม่

รูปร่างของใบเรือสมัยใหม่ที่เป็นปีกในแผนถูกกำหนดโดยโครงร่างของขอบนำ (ด้านหน้า) และส่วนท้าย (ด้านหลัง) นอกจากกระแสลมขึ้นที่เกิดจากส่วนปีกคล้ายใบเรือเนื่องจากแรงกดที่ต่ำกว่าบนพื้นผิวปล่อง ยังมีการก่อตัวของกระแสลมเพิ่มเติมที่เกิดจากการเปลี่ยนแปลงในรูปแบบแผนผังคล้ายใบเรือ นี่เป็นเพราะแรงดันที่ต่ำกว่าในส่วนที่อยู่ห่างไกลของปีก ทำให้อากาศในพื้นที่ใกล้เคียงเบี่ยงไปในทิศทางของปีกที่ทอดไปทางขอบ ทำให้เกิดการเปลี่ยนแปลงในพารามิเตอร์การขึ้นของปีกตามความยาวของใบเรือ

การแล่นใบเรือสมัยใหม่ก็เหมือนกับปีก

การกวาดใบแบบปีกถูกกำหนดให้เป็นมุมระหว่างตั้งฉากกับกระแสน้ำกับเส้น (เรียกว่าควอเตอร์คอร์ด) ที่วาดที่ระยะ 25% ของความกว้างคอร์ด (ระยะห่างระหว่างลูฟและลูฟ) ในทิศทางของ ช่วงปีก ตำแหน่งที่ระยะห่าง 25% ของความกว้างคอร์ดถูกเลือกเนื่องจากจุดรับแรงลมในส่วนนี้มักจะอยู่ที่ระยะนี้โดยประมาณ นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าปริมาณแรงยกที่ยิ่งใหญ่ที่สุดของการแล่นเรือปีกนั้นถูกสร้างขึ้นที่ส่วนหน้าดังนั้นตำแหน่งของเส้นคอร์ดควอเตอร์ในรูปแบบวัตถุประสงค์ที่ค่อนข้างยุติธรรมจึงเป็นลักษณะของการกวาดปีก

การกวาดมีผลต่อการเพิ่มกระแสลมในขณะที่เคลื่อนจากฐานไปยังปลายใบเรือ เนื่องจากปีกเอียงไปด้านหลัง การไหลของอากาศในส่วนที่ห่างไกลจึงได้รับอิทธิพลเพิ่มเติมจากโซนความกดอากาศต่ำในส่วนที่อยู่ใกล้กับฐานและเลื่อนไปข้างหน้า

อิทธิพลที่เพิ่มขึ้นของแรงดันต่ำเพิ่มเติมทำให้กระแสน้ำที่กำลังไหลมาเบนทิศทางขึ้นสูงขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นจึงเพิ่มกระแสลมขึ้นอย่างต่อเนื่องเมื่อมันเข้าใกล้ปลายใบเรือ

รูปร่างใบลิ่มของใบเรือ

Taper หมายถึงอัตราส่วนของความยาวของคอร์ดที่ส่วนท้ายของใบเรือและที่ฐาน สำหรับใบเรือที่ส่วนสุดขั้วลดลงจนถึงจุดหนึ่ง ความเรียวจะมีค่าจำกัด (ศูนย์) ซึ่งเป็นผลมาจากรูปทรงสามเหลี่ยม การไหลที่ไหลเข้าสู่ส่วนนอกของปีกจะถูกเบี่ยงเบนไปโดยเขตแรงดันต่ำที่อยู่เหนือส่วนที่กว้างกว่าของปีก ซึ่งทำให้เกิดแรงยกมาก เมื่อคุณเคลื่อนตัวออกห่างจากฐานใบเรือ อิทธิพลของแรงดันต่ำเพิ่มเติมจะเพิ่มขึ้น และทำให้กระแสน้ำที่พัดเข้ามาเบี่ยงไปทางด้านบนมากขึ้นเรื่อยๆ ดังนั้นส่วนปลายที่เล็กกว่าจึงถูกกระแสลมพัดแรงขึ้น สิ่งนี้จะเพิ่มปริมาณลิฟต์ที่ผลิตได้ แม้ว่าจะไม่ได้ชดเชยการลดพื้นที่ก็ตาม
นี่เป็นการสรุปการแนะนำของเราเกี่ยวกับทฤษฎีใบเรือในฐานะปีก ให้เราพิจารณาพฤติกรรมของกระแสอากาศที่ใบเรือมีปฏิสัมพันธ์กัน

อุปกรณ์ขับเคลื่อนที่ทำขึ้นในรูปของใบเรือแข็ง คล้ายกับปีกของเครื่องร่อนหรือเครื่องบิน แต่มีหน้าตัดที่สมมาตร มันถูกใช้กับเรือน้ำแข็งและเรือใบคาตามารันที่พัฒนาความเร็วสูง โดยที่ปีกจะปฏิบัติการในมุมการโจมตีต่ำและที่เรย์โนลด์สจำนวนมาก ค่าสัมประสิทธิ์การยกที่มุมการโจมตี 8° สำหรับโปรไฟล์แบบสมมาตรอยู่ที่ 1.6-1.8 เทียบกับ 1-1.1 สำหรับโปรไฟล์แบบนูน-เว้าบาง เช่น ใบเรือที่มีระแนงทะลุ มีประสิทธิภาพยิ่งกว่านั้นคือ P-K. ซึ่งมีโปรไฟล์นูน-เว้าไม่สมมาตร ซึ่งจะแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับมุมการโจมตีต่อลมที่มองเห็นและบนทิศทางของเรือหรือเรือน้ำแข็ง ตัวอย่างเช่นในการออกแบบที่ใช้กับเรือคาตามารัน Patient Lady-V (USA), P-K. ประกอบด้วย 6 ส่วนที่ติดตั้งบางมุมรับลมที่ชัดเจน ส่วนหน้าเป็นเสาหมุน ส่วนด้านหลังทั้ง 3 ส่วนสามารถตั้งมุมที่แตกต่างกันเพื่อรองรับความเร็วลมที่เพิ่มขึ้นพร้อมกับความสูงที่เพิ่มขึ้นเหนือผิวน้ำ พี เค ดีไซน์ ทำจากไม้อัด ไฟเบอร์กลาส โฟม และผ้าใยสังเคราะห์ที่ขึงไว้บนโครงน้ำหนักเบา น้ำหนัก P-K "Pascient Lady-V" พื้นที่ 28 ตร.ม. เท่ากับเพียง 46 กก.

"SAIL-WING" บนอินเทอร์เน็ต:

เรื่องตลกทะเล

ชาวประมงคนหนึ่งเล่าให้อีกคนฟังว่า:
- เมื่อวานฉันมีความฝันเช่นนี้! เหมือนนั่งอยู่ในเรือ ข้างๆ มีสาวงามเปลือยเปล่าอยู่ข้างๆ...
- แล้วไงต่อ?
- จากนั้นฉันก็เหวี่ยงเบ็ดตกปลาแล้วจับปลาตัวนี้!

ป.ล. อีวานอฟ
นิตยสารกียา ฉบับที่ 2 2507

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ความสนใจของนักออกแบบและนักกีฬาที่เกี่ยวข้องกับการล่องเรือน้ำแข็งในเรือน้ำแข็งที่มีปีกใบแข็งเพิ่มขึ้นอย่างเห็นได้ชัด ก่อนอื่นสิ่งนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าตั้งแต่ปี 1962 "ข้อบังคับเกี่ยวกับการแข่งขันสำหรับการแข่งขันเรือน้ำแข็งของสหภาพโซเวียต" อนุญาตให้เรือน้ำแข็งที่มีการออกแบบใบเรือใด ๆ รวมถึงปีกที่แข็งแกร่งเข้าร่วมการแข่งขันได้ การเปลี่ยนแปลงใน "กฎระเบียบ" เกิดขึ้นโดยมีวัตถุประสงค์เพื่อเป็นแรงผลักดันในการพัฒนาการออกแบบทุ่นที่มีใบเรือที่เข้มงวด ซึ่งในปัจจุบันยังมีการศึกษาความสามารถด้านความเร็วได้ไม่ดีนัก

มีโฟลเดอร์จำนวนมากที่มีใบเรือแบบปีกแข็งอยู่แล้ว แต่มีการออกแบบที่แตกต่างกันมากจนไม่สามารถประเมินเปรียบเทียบประสิทธิภาพของโปรไฟล์ที่เลือกได้ นอกจากนี้ เนื่องจากเหตุผลหลายประการอันเนื่องมาจากลักษณะเฉพาะของการพายเรือน้ำแข็งและเป็นที่รู้จักกันดีของนักกีฬา จึงเป็นไปไม่ได้ที่จะทำการทดลองทางสายตาในห้องปฏิบัติการโดยเปรียบเทียบโปรไฟล์ ซึ่งจะช่วยให้เราแยกปัจจัยจำนวนมากออกจากการพิจารณาโดยรวมซึ่งกำหนดโดยรวม ความเร็วของเรือน้ำแข็งในการแข่งขัน อิทธิพลของปัจจัยเหล่านี้มักนำไปสู่การประเมินคุณภาพความเร็วของเรือน้ำแข็งที่ไม่ถูกต้องโดยสิ้นเชิง

ในขณะเดียวกัน ก็เป็นไปได้ที่จะประเมินคุณสมบัติการยึดเกาะของโปรไฟล์แอโรไดนามิกอย่างเป็นกลางโดยสมบูรณ์จากมุมมองของการทำงานในฐานะตัวขับเคลื่อน วิธีการที่นำเสนอช่วยให้ผู้ออกแบบในขั้นตอนแรกของการออกแบบทุ่นสามารถเลือกโปรไฟล์ที่เขาต้องการจากโปรไฟล์แอโรไดนามิกจำนวนมาก (ระบุในแผนที่และหนังสืออ้างอิง) โดยได้รับคำแนะนำจากค่าแรงขับและความเร็วที่เฉพาะเจาะจงมาก .

วิธีการนี้ประกอบด้วยการเปรียบเทียบลักษณะการยึดเกาะของโปรไฟล์ที่กำลังพิจารณา และลักษณะเหล่านี้จะถูกพล็อตในพิกัด: ความเร็วไร้มิติ - แรงดึงไร้มิติ ใช้การพึ่งพาเริ่มต้น: Cy = f(Cx) สำหรับโปรไฟล์ที่กำหนด เช่น ขั้วของมัน

ในการสร้างคุณลักษณะการยึดเกาะของใบปีกของโปรไฟล์แอโรไดนามิกที่เลือก เราจะพิจารณาแรง (รูปที่ 1) ที่กระทำบนใบเรือของเรือที่เคลื่อนที่ด้วยความเร็ว V (ม./วินาที) ในทิศทาง o-t ที่ลมจริง ความเร็ว w (ม./วินาที) เมื่อทุ่นเคลื่อนที่ การไหลของอากาศที่กำลังพุ่งเข้ามา (เวกเตอร์ความเร็วของทุ่น V ซึ่งวาดในทิศทางตรงกันข้าม) เป็นผลบวกทางเรขาคณิตกับลมจริงทำให้เกิดสิ่งที่เรียกว่าลม “ปรากฏ” - การไหลทั้งหมด c (ม./วินาที) ซึ่งไหลไปรอบๆ ปีกใบในมุมหนึ่งของการโจมตี เวกเตอร์ V, w และ c เป็นรูปสามเหลี่ยมความเร็ว มุม y ระหว่างเส้นศูนย์ของโปรไฟล์กับทิศทางการเคลื่อนที่ของทุ่นจะเรียกว่ามุมการติดตั้งของโปรไฟล์

แรงแอโรไดนามิก R ที่สร้างโดยปีกในกระแส c ถูกกำหนดโดยนิพจน์:

โดยที่ Cr คือค่าสัมประสิทธิ์แรงตามหลักอากาศพลศาสตร์ไร้มิติ p - ความหนาแน่นของมวลอากาศ kg*วินาที2/m4; c คือความเร็วการไหลที่กำลังไหลเข้า m/วินาที

ในการประเมินปีกในฐานะผู้เคลื่อนทุ่น เป็นเรื่องที่น่าสนใจที่จะฉายแรง R ไปยังทิศทางการเคลื่อนที่ของทุ่น - แรงขับหรือเพียงแค่ผลัก T และไปยังทิศทางที่ตั้งฉากกับสิ่งนั้น - แรงดริฟท์ หรือเพียงแค่ ดริฟท์ D. แน่นอนว่าเมื่อเลือกโปรไฟล์ที่เหมาะสมที่สุด เช่นเดียวกับเมื่อควบคุมใบเรือในการแข่งขัน คุณต้องพยายามให้ได้แรงขับมากที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้และดริฟท์ให้น้อยที่สุด

เป็นที่ชัดเจนว่าโดยไม่คำนึงถึงการออกแบบปีกของโปรไฟล์ที่กำหนดสำหรับการรวมกันของค่าเฉพาะของทุ่นน้ำแข็งที่สัมพันธ์กับลม q ความเร็วของทุ่น V และความเร็วลม w มี มุมการติดตั้งปีกที่เหมาะสมที่สุด y ซึ่งการฉายภาพของแรงอากาศพลศาสตร์ R ต่อทิศทางการเคลื่อนที่ของทุ่น กล่าวคือ แรงขับ T จะสูงสุด (การดริฟท์ไม่รวมอยู่ในการพิจารณาชั่วคราว) ในทางปฏิบัติ มุม y ขึ้นอยู่กับทักษะของพวงมาลัยเท่านั้น ในการอภิปรายเพิ่มเติม มุม y จะถือว่าเหมาะสมที่สุด

แรงที่กระทำบนใบเรือน้ำแข็งที่กำลังเคลื่อนที่

นิพจน์เชิงวิเคราะห์สำหรับแรงผลักดันและการดริฟท์สามารถเขียนได้ดังนี้:

โดยที่ Y และ X เป็นปริมาณที่เรียกว่าการยกและการลากของปีกตามหลักอากาศพลศาสตร์

โดยการแนะนำสัญกรณ์:
- ค่าสัมประสิทธิ์แรงผลักดัน:

ปัจจัยดริฟท์:

ในที่สุดเราก็ได้รับ:

เพื่อที่จะไปยังปริมาณไร้มิติที่สะดวกยิ่งขึ้น ให้พิจารณาสามเหลี่ยมความเร็ว ในกรณีนี้ ความเร็วไร้มิติหรือความเร็วสัมพัทธ์ของทุ่นน้ำแข็ง V หรือลมที่ปรากฏ c จะเป็นอัตราส่วนของปริมาณแต่ละค่าเหล่านี้ต่อความเร็วลมจริง w:

จากสามเหลี่ยมความเร็ว:

มาแปลงนิพจน์โดยใช้การอ้างอิงที่ได้รับ:

ทีนี้มาเขียนนิพจน์ของแรงขับไร้มิติ T โดยแรงขับไร้มิติเราหมายถึงอัตราส่วนของแรงขับ T (กก.) ต่อความเร็วลมที่แท้จริง w คูณด้วยพื้นที่ลักษณะของปีกนั่นคือ กับค่า:

แรงผลักไร้มิติของโปรไฟล์นั้นเป็นฟังก์ชันของพารามิเตอร์เพียงสองตัวเท่านั้น: วิถีของเรือน้ำแข็ง q และความเร็วสัมพัทธ์ V บนคอร์สนี้ แท้จริงจากสำนวนที่ว่า:

ค่าสัมประสิทธิ์ Cx และ Cy ขึ้นอยู่กับมุมการโจมตีของโปรไฟล์ a แต่สำหรับ q และ v ที่กำหนดให้ มุม (a + y) ซึ่งจากมุมมองทางกายภาพคือมุมการโจมตีของตัวทุ่นจะถูกกำหนดอย่างสมบูรณ์ [ดู สำนวน (9)]; นอกจากนี้ยังกำหนดมุมของการติดตั้งโปรไฟล์ y ซึ่งถือว่าเหมาะสมที่สุด ดังนั้น มุม a ซึ่งเป็นผลต่าง (a + y)-y จึงเป็นฟังก์ชันของปริมาณ q และ V ดังนั้น ค่าสัมประสิทธิ์ Cx และ Cy และสุดท้ายคือแรงผลักดัน 7 ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทั้งสองนี้เท่านั้น

จากทั้งหมดที่กล่าวมา เป็นไปตามที่สำหรับแต่ละเส้นทางเรือน้ำแข็ง q มีความเป็นไปได้ที่จะพล็อตการขึ้นต่อกันของแรงผลักไร้มิติของโปรไฟล์ T กับความเร็วไร้มิติ V:

นี่คือลักษณะไร้มิติของโปรไฟล์

เมื่อสร้างลักษณะที่คล้ายกันสำหรับโปรไฟล์ที่ศึกษาทั้งหมดแล้ว จึงเป็นไปได้ที่จะทำการประเมินเปรียบเทียบคุณสมบัติการยึดเกาะในช่วงการทำงานของความเร็วสัมพัทธ์ V

ในการเลือกช่วงการทำงานของค่า V คุณต้องพิจารณาปัจจัยต่อไปนี้เป็นแนวทาง เป็นที่รู้กันว่าเรือน้ำแข็งมักจะเดินทางเร็วกว่าลม 1.5-3 เท่า เนื่องจากการบันทึกความเร็วลมและน้ำแข็งที่แม่นยำจะดำเนินการเฉพาะในระหว่างการจัดการแข่งขันความเร็วเท่านั้น ผลลัพธ์จึงเป็นประโยชน์ในทางปฏิบัติ

ตามระเบียบการของการแข่งขันเหล่านี้ เรือน้ำแข็งแสดงความเร็วประมาณ 100 กม./ชม. (28 ม./วินาที) โดยมีความเร็วลม 8-9 ม./วินาที บันทึกความเร็ว (ดูคอลเลกชันฉบับที่สอง) ในเดือนธันวาคม พ.ศ. 2506 โดยนักออกแบบ ผู้เชี่ยวชาญด้านกีฬา S.V. Witt บนเรือน้ำแข็งที่เขาออกแบบเอง อยู่ที่ 105.3 กม./ชม. (29.3 ม./วินาที) ด้วยความเร็วลม ประมาณ 7.5 ม./วินาที จากผลลัพธ์ข้างต้น เห็นได้ชัดว่าในบางกรณีความเร็วสัมพัทธ์ของเรือน้ำแข็งสามารถสูงถึง 4

เมื่อคำนึงถึงการปรับปรุงการออกแบบเพิ่มเติมและการเพิ่มความเร็วของทุ่นที่ออกแบบและสร้าง จึงสามารถกำหนดขอบเขตของช่วงการทำงานของความเร็วสัมพัทธ์สำหรับการศึกษาโปรไฟล์ได้: Vmin=1; วีแม็กซ์=5.

ค่า q - ทิศทางของเรือน้ำแข็งที่สัมพันธ์กับลม ดังที่ทราบจากการฝึกฝน สามารถเปลี่ยนแปลงได้ในระหว่างการแข่งขันภายใน 40/150° ความเร็วสูงสุดของเรือน้ำแข็งจะแสดงที่มุมมุ่งหน้าไปขนาดใหญ่ (q>90°) ซึ่งหมายความว่าหากเรากำลังพูดถึงการศึกษาโปรไฟล์ที่ออกแบบมาเพื่อให้ได้ความเร็วสูงสุดในช่วงการเปลี่ยนแปลงของค่า q ก็สามารถแคบลงได้ (ในทางปฏิบัติในกรณีนี้เราสามารถจำกัดตัวเองไว้ที่ค่า q = 100 ได้ /120)

การสร้างลักษณะการยึดเกาะของโปรไฟล์ควรดำเนินการสำหรับมุมมุ่งหน้าไปที่แน่นอนโดยเลือกจากช่วงด้านบน แต่ละค่าของ q จะมีค่าที่สอดคล้องกันในตัวเอง
การพึ่งพา T=f(V)

ในการสร้างลักษณะการยึดเกาะโดยใช้สูตร (13) จำเป็นต้องใช้วิธีกราฟิกในการกำหนดค่าสัมประสิทธิ์แรงดึงเนื่องจากการพึ่งพาที่เชื่อมต่อค่าของ Cy, Cx และ a จะได้รับในรูปแบบตารางหรือกราฟิกเสมอ

เมื่อพิจารณาถึงค่าของความเร็วไร้มิติ V จากนิพจน์ (9) เราจะพบค่าที่สอดคล้องกัน tg(a + y) และค่า (a + y) ค่าสัมประสิทธิ์แรงฉุด St พบได้ดังนี้ (รูปที่ 2) บนกราฟที่แสดงขั้วของโปรไฟล์ภายใต้การศึกษาในพิกัด Cx-Cy (สเกลตามแกน Cx และ Cy ควรเท่ากัน) ผ่านจุดกำเนิดของพิกัดเราวาดชุดของเส้นตรงที่มุม (a + y) ไปที่แกน Cx ซึ่งแต่ละอันสอดคล้องกับค่าความเร็วไร้มิติของตัวเอง เส้นตรงในรูปจะถูกระบุด้วยค่าของความเร็วที่สอดคล้องกัน เส้นสัมผัสกับขั้วโปรไฟล์และตั้งฉากกับเส้นที่ลาก

เส้นของความเร็วสัมพัทธ์, ตัดออกที่หลัง, นับจากจุดกำเนิดของพิกัด, ส่วนที่มีตัวเลขเท่ากับค่าของสัมประสิทธิ์แรงดึง สเกลของเซ็กเมนต์ St นั้นเหมือนกับสเกลตามแกน Cx และ Cy ของขั้วโลก

การกำหนดค่ากราฟิกของค่าสัมประสิทธิ์แรงดึงของโปรไฟล์หมายเลข 18

ควรสังเกตว่าเมื่อใช้วิธีการกราฟิกที่อธิบายไว้เพื่อกำหนดค่าของ St จำเป็นต้องมีความแม่นยำของการก่อสร้างซึ่งเป็นเกณฑ์สำหรับความน่าเชื่อถือของผลลัพธ์ที่ได้รับ

รูปนี้แสดงคุณลักษณะการยึดเกาะของโปรไฟล์หมายเลข 18, หมายเลข 144 และหมายเลข 129 ตาม “แผนที่โปรไฟล์เครื่องบิน” ที่สร้างขึ้นโดยใช้วิธีการที่กำหนด ดังที่เห็นได้จากการเปรียบเทียบเส้นโค้งด้านบนทั้งสอง โปรไฟล์หมายเลข 18 ให้ค่าแรงขับที่สูงกว่าในพื้นที่ที่มีความเร็วสัมพัทธ์สูง นั่นคือ โปรไฟล์นี้ช่วยให้สามารถบรรลุความเร็วสูงสุดที่สูงขึ้นได้ โปรไฟล์หมายเลข 144 มีข้อได้เปรียบเหนือหมายเลข 18 อยู่บ้างในพื้นที่ของ V ขนาดเล็ก ซึ่งสอดคล้องกับระยะเวลาการเร่งความเร็วของเรือน้ำแข็ง โดยทั่วไป เมื่อวิเคราะห์ลักษณะการยึดเกาะของโปรไฟล์ที่กำลังศึกษา จำเป็นต้องคำนึงถึงสิ่งต่อไปนี้ เรือที่สร้างขึ้นเพื่อให้ได้ความเร็วสัมบูรณ์สูงสุด (เรือบันทึก) จะต้องมีใบเรือที่ให้แรงขับสูงสุดในบริเวณ V ขนาดใหญ่ สำหรับเรือดังกล่าว ลักษณะ "การเร่งความเร็ว" (ปริมาณของแรงขับในบริเวณ V ขนาดเล็ก) ไม่ใช่ปัจจัยการประเมินที่สำคัญ ในทางตรงกันข้าม สำหรับเรือที่สร้างขึ้นเพื่อเข้าร่วมการแข่งขันเป็นประจำ คุณลักษณะ "การเร่งความเร็ว" มีความสำคัญอย่างยิ่ง เนื่องจากความเร็วและเส้นทางของเรือในการแข่งขันมีการเปลี่ยนแปลงอยู่ตลอดเวลา ข้อควรพิจารณาเหล่านี้จะต้องนำมาพิจารณาเมื่อเลือกโปรไฟล์ตามลักษณะการยึดเกาะ

ในการผ่านควรสังเกตเหตุการณ์สำคัญอีกประการหนึ่ง ปีกที่มีรูปทรงสมมาตรที่ใช้กับทุ่นจะมีคุณสมบัติในการยึดเกาะที่แย่กว่าปีกที่มีรูปทรงไม่สมมาตรมาก ในกรณีส่วนใหญ่ แรงขับของปีกที่ไม่สมมาตรจะสูงกว่าแรงขับของปีกแบบสมมาตร 20-50% โดยมีเปอร์เซ็นต์ของโปรไฟล์เท่ากัน เส้นโค้งหมายเลข 129 ที่แสดงในภาพเป็นของโปรไฟล์สมมาตร เส้นโค้งหมายเลข 18 และ 144 - ไม่สมมาตร

ลักษณะการยึดเกาะของโปรไฟล์หมายเลข 18, 129 และ 144

จากสิ่งที่กล่าวมา เป็นที่ชัดเจนว่าแม้จะมีความยากลำบากในการออกแบบอย่างมากซึ่งทำให้ไม่สามารถใช้โปรไฟล์ที่ไม่สมมาตรบนทุ่นได้ แต่การแก้ปัญหานี้ก็น่าดึงดูดมากเนื่องจากสัญญาว่าจะเพิ่มความเร็วอย่างมีนัยสำคัญ สิ่งนี้ใช้กับทุ่นบันทึกเป็นหลัก ซึ่งปัญหาการใช้โปรไฟล์ที่ไม่สมมาตรสามารถแก้ไขได้ง่ายที่สุด

แสดงในรูปที่. ลักษณะการยึดเกาะ 3 ประการของโปรไฟล์ถูกพล็อตสำหรับมุมที่มุ่งหน้าไป q=90° (เส้นทางลมกัลฟ์) เมื่อใช้วิธีการที่นำเสนอในการประเมินโปรไฟล์ แนะนำให้เริ่มสร้างคุณลักษณะการยึดเกาะสำหรับเส้นทางลมกัลฟ์วินด์โดยเฉพาะ ในกรณีนี้ สูตร (9) และ (13) จะอยู่ในรูปแบบ:

ค่ามุม (a + y):

การวิจัยเพิ่มเติมที่มุมส่วนหัวที่นอกเหนือจาก 90° ควรดำเนินการด้วยการประเมินโปรไฟล์อย่างละเอียดถี่ถ้วนยิ่งขึ้น หากลักษณะการยึดเกาะซึ่งสร้างขึ้นสำหรับเส้นทางลมกัลฟ์วินด์ มีค่าใกล้เคียงกันมาก และหากต้องการให้มีภาพรวมที่สมบูรณ์ของ คุณภาพการยึดเกาะของโปรไฟล์ที่เป็นปัญหาบนเส้นทางที่เป็นไปได้ทั้งหมดของเรือน้ำแข็ง

หากลักษณะการยึดเกาะของโปรไฟล์ที่สร้างขึ้นสำหรับค่ามุมหัวเรื่องหลายค่ามีค่าใกล้เคียงกันทุกที่ คุณสามารถใช้เส้นโค้งดริฟท์ของโปรไฟล์เหล่านี้เพื่อประเมินค่าเหล่านั้น ซึ่งสามารถรับได้ในลักษณะเดียวกับแรงขับทุกประการ เส้นโค้ง การเลือกโปรไฟล์ที่ดีที่สุดในกรณีนี้ควรพิจารณาจากการดริฟท์ที่เล็กที่สุด

นักออกแบบที่เริ่มต้นการออกแบบจะต้องเลือกหลายโปรไฟล์หรือหลายสิบโปรไฟล์จากหลายร้อยโปรไฟล์ที่พิจารณาในวรรณกรรม การสร้างคุณลักษณะการยึดเกาะสำหรับโปรไฟล์จำนวนมากเป็นเรื่องยากและแน่นอนว่าทำไม่ได้ในทางปฏิบัติ เพื่อที่จะขจัดงานที่ไร้ประโยชน์และใช้เวลานานนี้ จำเป็นต้องใช้วิธีการประเมินโปรไฟล์เบื้องต้นแบบคร่าวๆ โดยตรงตามคุณลักษณะอ้างอิง

นอกเหนือจากขั้วของแต่ละโปรไฟล์แล้ว วรรณกรรมมักจะให้ค่าของปริมาณต่อไปนี้:
1) ค่าสูงสุดของสัมประสิทธิ์การยก Sumax
2) ค่าสูงสุดของอัตราส่วน Su/Cx เรียกว่าคุณภาพโปรไฟล์ และระบุเป็น Kmax

คุณภาพของโปรไฟล์คือแทนเจนต์ของมุมเอียงของแทนเจนต์กับขั้วที่ดึงมาจากจุดกำเนิดของพิกัดและระบุลักษณะความชันของขั้ว

การใช้ค่าเหล่านี้ทำให้สามารถสรุปเกี่ยวกับลักษณะของเส้นโค้งได้โดยไม่ต้องสร้างคุณลักษณะการยึดเกาะ อันที่จริงโปรไฟล์ที่มีค่า Cmax สูงจะให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงผลักดัน St สูงในพื้นที่ของความเร็วสัมพัทธ์ต่ำของเรือ กล่าวคือ มีลักษณะ "การเร่งความเร็ว" ที่ดี โปรไฟล์ที่มีคุณภาพสูงจะมีขั้วที่ชันกว่าและให้ค่าสัมประสิทธิ์แรงขับที่ดีกว่าในบริเวณที่มีความเร็วสัมพัทธ์สูง

โดยทั่วไป เราสามารถพูดได้ว่ายิ่งขั้วโลกชันและสูงเท่าไร ปริมาณแรงผลักดันที่พัฒนาขึ้นโดยใบเรือของโปรไฟล์ที่กำหนดก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ซึ่งหมายความว่าโปรไฟล์ทั้งหมดที่มีค่า Cmax และ Kmax ต่ำกว่าโปรไฟล์ที่กำหนดสามารถแยกออกจากการพิจารณาได้ เส้นโค้งลักษณะการยึดเกาะจะลดลงในทุกพื้นที่ V

จากการพิจารณาข้างต้นทั้งหมด เราสามารถสรุปได้ว่าการเลือกโปรไฟล์ที่เหมาะสมที่สุดไม่ได้ขึ้นอยู่กับขนาดของความเร็วลมสัมบูรณ์ที่ออกแบบทุ่นไว้ โปรไฟล์ที่ให้ค่าแรงขับไร้มิติสูงจะทำให้ทุ่นน้ำแข็งมีสมรรถนะสูงในทุกแรงลม ข้อโต้แย้งที่ว่าใบเรือใบหนึ่งดึงได้ดีกว่าเมื่อมีลมพัดเบาๆ และอีกใบหนึ่งดึงได้ดีกว่าเมื่อมีลมแรง ไม่สมเหตุสมผล คุณเพียงแค่ต้องจำไว้ว่า ตามกฎแล้วใบเรือที่ให้แรงผลักดันมากกว่านั้นมักจะให้การดริฟท์มากกว่าและมีแนวโน้มที่จะพลิกคว่ำเรือ เพื่อต่อสู้กับพลังที่เป็นอันตรายนี้ ต้องใช้มาตรการเชิงสร้างสรรค์พิเศษ

โดยสรุปแล้ว คำสองสามคำเกี่ยวกับการควบคุมใบเรือระหว่างการแข่งขันและความเร็วสูงสุดที่สามารถทำได้บนเรือ

การควบคุมใบเรือในการแข่งขันจะต้องสัมพันธ์กับระนาบศูนย์กลางที่มุม y ที่แน่นอน ซึ่งให้ปริมาณแรงขับสูงสุด ตามทฤษฎีแล้ว คำถามในการเลือกมุม y ที่เหมาะสมที่สุดนั้นแก้ไขได้ง่ายมาก สามารถสร้างการขึ้นต่อกันสำหรับโปรไฟล์ที่เลือกได้:

กล่าวคือ มุมการติดตั้งจะขึ้นอยู่กับมุมการโจมตีของตัวถัง มุมการโจมตีของตัวถังถือได้ว่าเป็นตัวแปรอิสระเนื่องจากในแม่น้ำที่กำลังเคลื่อนที่มันเป็นค่าที่เฉพาะเจาะจงมากซึ่งสามารถวัดได้โดยตรงเมื่อใดก็ได้โดยไม่คำนึงถึงเส้นทางและความเร็ว มุมการติดตั้งที่เหมาะสมที่สุดนั้นพบว่าเป็นความแตกต่างระหว่างมุมการโจมตีของตัวถังและค่าของมุมการโจมตีของใบเรือ a ซึ่งสอดคล้องกับจุดสัมผัสของขั้วโลกโดยตั้งฉากกับเส้นความเร็วสัมพัทธ์ ( ค่าของมุม a ถูกทำเครื่องหมายไว้บนขั้ว)

ในรูป รูปที่ 4 แสดงการขึ้นต่อกันของมุมการติดตั้งที่เหมาะสมที่สุดของโปรไฟล์หมายเลข 18 กับมุมการโจมตีของตัวทุ่น

ในทางปฏิบัติ เซ็นเซอร์วัดมุม (a + y) อาจเป็นชายธงที่ติดตั้งอยู่บนตัวทุ่น ดังนั้นสิ่งที่เหลืออยู่คือการพัฒนามาตรการเชิงสร้างสรรค์ที่ช่วยให้นักกีฬาสามารถใช้การคำนวณของนักออกแบบในระหว่างการแข่งขัน

ข้อมูลต่อไปนี้อาจกล่าวได้เกี่ยวกับความเร็วสูงสุดของเรือน้ำแข็ง จากแผนภาพแรงในรูป 1 จะเห็นได้ว่าปีกให้แรงผลักดันเฉพาะเมื่อพบความไม่เท่าเทียมกัน:

ขีดจำกัดล่างของอัตราส่วน Cx/Cy คือส่วนกลับของคุณภาพโปรไฟล์ 1//Kmax ดังนั้น มุมการโจมตีของตัวเรือ (a + y) ต้องไม่น้อย และความเร็วที่สอดคล้องกันของเรือน้ำแข็งต้องไม่มากกว่าค่าที่กำหนดโดยสมบูรณ์ สำหรับเส้นทางลมกัลฟ์ ขีดจำกัดของค่าความเร็วสัมพัทธ์ซึ่งแรงผลักดันกลายเป็นศูนย์คือคุณภาพของโปรไฟล์ Kmax

การขึ้นอยู่กับมุมการติดตั้งที่เหมาะสมที่สุดของโปรไฟล์หมายเลข 18 กับมุมการโจมตีของตัวถัง

ขีดจำกัดที่แท้จริงของความเร็วสัมพัทธ์ของเรือน้ำแข็งนั้นต่ำกว่ามาก และถูกกำหนดโดยจุดตัดกันของเส้นโค้งแรงขับและแรงดึง การพึ่งพากองกำลังต้านทานต่อความเร็วสามารถจินตนาการได้ว่าเป็นเส้นโค้งกำลังสองซึ่งแสดงถึงผลรวมของแรงต้านอากาศของตัวเรือน้ำแข็งและแรงเสียดทานของรองเท้าสเก็ตบนน้ำแข็ง (ความต้านทานของใบเรือถูกนำมาพิจารณาแล้ว โดยการลดแรงฉุด) เส้นโค้งนี้ถูกลดขนาดให้อยู่ในรูปแบบไร้มิติ สามารถลงจุดบนกราฟแรงขับของโปรไฟล์ได้ ในการเพิ่มความเร็วสัมพัทธ์ของเรือน้ำแข็งที่มีปีกตามหลักอากาศพลศาสตร์ที่กำหนดเป็นตัวขับเคลื่อน เราต้องพยายามลดแรงต้านอากาศของร่างกายและการเสียดสีของรองเท้าสเก็ตบนน้ำแข็ง (ในกรณีนี้คือจุดตัดของ เส้นโค้งแรงขับและแรงลากจะเคลื่อนไปทางขวาตามแกน y)

ขีดจำกัดความเร็วสัมบูรณ์ของทุ่นน้ำแข็งนั้นพิจารณาจากความแข็งแกร่งของโครงสร้างซึ่งสามารถทนต่อแรงดริฟท์สูงได้

การแนะนำ

ข้อได้เปรียบทางอากาศพลศาสตร์ของปีกคอร์ดแบบแปรผันสำหรับเครื่องร่อนนั้นน่าดึงดูดมาก การอุทธรณ์นี้ได้รับการปรับปรุงให้ดียิ่งขึ้นเมื่อ Sigma และเครื่องร่อนที่คล้ายกันได้แสดงความสามารถของตนในที่สุด อย่างไรก็ตาม แผ่นพับแบบแข็งนั้นมีข้อจำกัด สิ่งสำคัญคือการเพิ่มคอร์ดที่เป็นไปได้จะต้องไม่เกิน 40% ของคอร์ดดั้งเดิมของวิง เนื่องจากการออกแบบและความซับซ้อนทางกลของอุปกรณ์ดังกล่าว อุปกรณ์ดังกล่าวจึงมีราคาแพง ดังนั้นจึงมีแนวโน้มว่าจะมีการสร้างเครื่องร่อนชั้นยอดประเภทนี้เพียงไม่กี่ลำ

บทความนี้จะนำเสนอแผ่นพับแบบอื่น มันทำจากผ้าเรือใบและช่วยให้คุณตระหนักถึงความเป็นไปได้ทั้งหมดของปีกที่มีคอร์ดแบบแปรผัน เหตุใดเครื่องร่อนจึงไม่ควรบินด้วยปีกที่ยืดหยุ่นในการเดินเรือ โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อ pterodactyl ใช้หลักการนี้อยู่แล้วในสมัยก่อนประวัติศาสตร์

ผ้าใบเรือสมัยใหม่เป็นวัสดุที่ได้รับการพัฒนามาอย่างดีซึ่งสามารถทนต่อภาระตามหลักอากาศพลศาสตร์ได้อย่างง่ายดายที่ความเร็วการบินต่ำ สามารถพับเก็บได้ง่ายและเพิ่มคอร์ดเกิน 100% ก็ไม่ใช่ปัญหา (อย่างไรก็ตาม การขยายแผ่นพับขนาดใหญ่ดังกล่าวจะสามารถทำได้ก็ต่อเมื่อต้องการรัศมีวงเลี้ยวน้อยกว่า 60 เมตร) น้ำหนักที่เพิ่มขึ้นและความซับซ้อนทางกลของอุปกรณ์สำหรับการม้วนและคลายใบเรือดูเหมือนจะไม่มีนัยสำคัญ ตารางที่ 1 แสดงโมดูลัสความยืดหยุ่นของผ้าใบในทิศทางต่างๆ

แต่จะมีความปลอดภัยหรือไม่? เพื่อให้คำตอบเบื้องต้นสำหรับคำถามนี้ เราได้ทำการทดสอบโปรไฟล์ในอุโมงค์ลมซึ่งช่วยให้สามารถประเมินความเป็นไปได้ของการวิจัยเพิ่มเติมในทิศทางนี้

ผลการทดลอง

การทดสอบดำเนินการกับโปรไฟล์เก่าหมายเลข 30 ซึ่งคล้ายกับโปรไฟล์ FX-60-126 โดยใช้ผ้าใบบาง (145 กก./ตร.ม.) รูปที่ 1 แสดงโมเดลที่สมบูรณ์ และรูปที่ 2 แสดงขนาดหลัก

แถบไม้สองแถบติดผ้าใบเรือเข้ากับผนังของส่วนการทำงานของท่อ ขอบใบนำหน้าติดกาวเข้ากับโปรไฟล์ และขอบใบท้ายไม่มีรอยต่อ แบบจำลองนี้ได้รับการเสริมความแข็งแกร่งระหว่างผนังของส่วนการทำงานของท่อในลักษณะที่ความตึงของผ้าในทิศทางของช่วงและมุมของการโก่งตัวของแผ่นพับสามารถเปลี่ยนแปลงได้ การทดสอบครั้งแรกเผยให้เห็นแนวโน้มที่ขอบกระพือปีกจะปรากฏขึ้นภายในช่วงความดันความเร็วที่กำหนด การกระพือปีกดังกล่าวแทบไม่ขึ้นอยู่กับมุมการโจมตี สำหรับความตึงของเนื้อเยื่อโดยทั่วไป ความถี่จะอยู่ที่ประมาณ 50 Hz การใช้ไฟแฟลชสามารถสังเกตได้ว่าขอบท้ายที่อยู่ตรงกลางช่วงนั้นโค้งงอเป็นมุมมากถึง 90 องศา แอมพลิจูดของการสั่นของเนื้อเยื่อจะเพิ่มขึ้นตามความเร็วการไหลที่เพิ่มขึ้น และความต้านทานจะเปลี่ยนไปในลักษณะเดียวกัน ซึ่งอาจเพิ่มเป็นสองเท่า แน่นอนว่าการกระพือประเภทนี้เกิดขึ้นที่ขอบท้ายใบเรือเท่านั้นและสามารถกำจัดออกได้โดยใช้ระแนงเล็ก ๆ ติดกาวไว้กับผ้า

การกระพืออีกประเภทหนึ่งเกิดขึ้นเมื่อมุมการโจมตีลดลงจนถึงค่าที่ความแตกต่างของแรงกดบนพื้นผิวด้านบนและด้านล่างของใบเรือเปลี่ยนไป แรงที่เกิดขึ้นในกรณีนี้มีมากกว่าในกรณีที่ขอบท้ายกระพือปีกและอาจเป็นอันตรายได้ อย่างไรก็ตาม ใบเรือจะใช้เป็นหลักในบริเวณที่มีความเร็วต่ำ ซึ่งสอดคล้องกับค่าสัมประสิทธิ์การยกจาก 1.5 เป็น 2 แต่ต้องไม่น้อยกว่า 0.5 รูปที่ 3 แสดงขั้วและสัมประสิทธิ์การยกเป็นฟังก์ชันของมุมการโจมตีสำหรับ airfoil และใบรวมกันที่แสดงในรูปที่ 1 โดยมีตัวป้องกันขอบท้ายที่ เรื่อง = 2x10 6- ที่ค่าสัมประสิทธิ์การยกต่ำ เส้นโค้งเชิงขั้วจะมีฮิสเทรีซิส ซึ่งสอดคล้องกับโหมดการกระแทก วงฮิสเทรีซิสจะแสดงด้วยลูกศรเล็กๆ

ที่ค่าสัมประสิทธิ์การยกสูง การลากจะสูงกว่าโปรไฟล์ FX-67-VG-170/1.36 ที่มีแผ่นปิดที่แข็งแรง ส่วนหนึ่งเป็นผลมาจากตำแหน่งที่แตกต่างกันของจุดเปลี่ยน เช่นเดียวกับความสามารถในการซึมผ่านของเนื้อเยื่อ ซึ่งเพิ่มความต้านทาน

เมื่อพื้นผิวด้านล่างถูกคลุมด้วยฟิล์มพลาสติกบางๆ เพื่อขจัดความพรุนของผ้า ขั้วก็ได้รับการปรับปรุงอย่างมีนัยสำคัญ ดังแสดงในรูปที่ 4

ดังนั้นผ้าใบเรือจึงต้องกันอากาศเข้าได้ โมเมนต์ตามยาวไม่เปลี่ยนแปลง ควรคล้ายกับคุณลักษณะโมเมนต์ของโปรไฟล์ FX67-VG-170/1.36 คุณสมบัติที่น่าสนใจที่สุดอย่างหนึ่งของใบเรือก็คือส่วนต่อขยายสามารถใช้เป็นปีกนกได้

คุณลักษณะทางอากาศพลศาสตร์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งขีดจำกัดบุฟเฟ่ต์ที่ระบุด้วยลูกศร จะแสดงอยู่ในรูปที่ 5 สำหรับตัวเลือกการติดตั้งแผ่นพับแบบยืดหยุ่นที่แตกต่างกันสี่แบบ

จะเห็นได้ว่าขีดจำกัดของบุฟเฟ่ต์ต่ำพอที่จะให้ช่วงค่าสัมประสิทธิ์การยกที่ต้องการสำหรับการควบคุมด้านข้างที่มีประสิทธิภาพ วิธีการทั่วไปในการเบี่ยงเบนปีกของปีกขึ้นและลงที่แตกต่างกันสามารถนำไปใช้ให้เกิดประโยชน์ในกรณีของปีกของใบเรือที่ยืดหยุ่นได้

แนวคิดของคอร์ดที่ดัดแปลงโดยใบเรือ

จะมีการกล่าวถึงเพิ่มเติมบางส่วนโดยไม่มีรายละเอียดทางเทคนิคที่ไม่จำเป็น สันนิษฐานว่าใบเรือจะติดอยู่ที่ขอบท้ายรวมถึงปีกโดยใช้วงเล็บ 5-6 อันเพื่อกำหนดความโค้งของใบเรือและถ่ายโอนภาระทางอากาศพลศาสตร์ไปยังปีก ขายึดเหล่านี้สามารถหดกลับได้เพื่อให้จับปีกได้ง่ายขึ้น ความต้านทานเพิ่มเติมของชิ้นส่วนเหล่านี้ที่ความเร็วสูงจะเป็นสัดส่วนกับพื้นผิวเพิ่มเติมที่ถูกล้าง ใบเรือวางอยู่ในทรงกระบอกซึ่งอยู่ภายในปีกแข็งประมาณ 75% ของคอร์ด ในการถอดใบเรือออก จำเป็นต้องดึงที่มุมสุดของขอบท้ายใบซึ่งอยู่ที่ส่วนรากและส่วนปลายของปีก ใบเรือจะโผล่ออกมาจากพื้นผิวด้านล่างและเลื่อนไปตามวงเล็บโค้ง ในขณะที่ลิฟต์จะดันใบเรือไปชนกับฉากยึด เมื่อปล่อยใบเรือแล้ว คุณสามารถเพิ่มแรงตึงผ้าในทิศทางการขยายได้เป็น 50-100 กก. การแล่นเรือที่หลวมนั้นเป็นสิ่งที่ยอมรับไม่ได้ แต่การแล่นเรือที่รัดแน่นจะดีกว่า ไม่จำเป็นต้องยืดใบเรือไปในทิศทางคอร์ด ปีกนกจะต้องถูกแขวนไว้ในลักษณะที่สามารถถ่ายโอนความตึงของผ้าไปยังปีกได้ โดยไม่ขัดขวางการโก่งตัวของปีกนก คอร์ดปีกด้านในของปีกควรลดลงเหลือศูนย์ มิฉะนั้นผ้าใบเรือจะแยกออกจากพื้นผิวด้านล่างของปีกเมื่อปีกปีกหักลงมา ในการม้วนใบเรือ ความตึงของผ้าจะลดลง จากนั้นกระบอกที่ปีกจะหมุนจนกระทั่งขอบท้ายใบเรือและปีกตรงกัน ส่วนของใบเรือที่ระแนงรองรับยังคงอยู่ที่พื้นผิวด้านล่างของปีก

แนวคิดทั้งหมดไม่สามารถเกิดขึ้นได้ในคราวเดียวในขั้นตอนเดียว มันอาจจะสมเหตุสมผลมากกว่าที่จะทดสอบรูปแบบใบเรือบนโครงสร้างเครื่องบินที่มีอยู่แล้วพัฒนากลไกสำหรับปีกใหม่ มีความจำเป็นต้องคำนึงถึงอันตรายของการ "ปรับปรุงมากเกินไป" การออกแบบดังกล่าวโดยสูญเสียความเรียบง่ายของแนวคิดดั้งเดิม สำหรับกลไกการขับเคลื่อนนั้นสามารถยืมมาจากเรือยอทช์แข่งได้มากมาย

โดยสรุป ตารางที่ 2 แสดงพิกัด 19% ของโปรไฟล์ ซึ่งคำนวณเพื่อเพิ่มคอร์ดเป็นสองเท่า โปรไฟล์ของแผ่นพับแบบยืดหยุ่นเป็นส่วนโค้งวงกลมที่มีความโค้ง 3.5% ซึ่งเข้าคู่กับพื้นผิวด้านบนของโปรไฟล์หลักได้อย่างราบรื่น ลักษณะแอโรไดนามิกควรคล้ายกับที่แสดงไว้ข้างต้น ยกเว้นการลากซึ่งควรน้อยกว่า

หวังว่าข้อเสนอนี้จะช่วยให้ตระหนักถึงข้อดีของแนวคิดปีกคอร์ดแบบแปรผันได้ จากมุมมองของผู้เขียน นี่ดูเหมือนจะเป็นเส้นทางที่เป็นธรรมชาติและสมเหตุสมผลที่สุดสู่ขอบเขตใหม่แห่งการร่อน

บทความที่คล้ายกัน