Wingsail - Wingsail

BMW Oracle Racing USA 17 din America's Cup 2010 , cu o aripă rigidă de velă mare și un braț convențional în față
Forțe pe o aripă (verde = ridicare, roșu = drag).

Un wingsail , naviga twin-piele sau naviga dublu piele este o variabilă convexitate aerodinamic structura pe care este montat într - un vas marin în locul convenționale vele . Aripile cu aripi sunt similare cu aripile de avion , cu excepția faptului că sunt proiectate pentru a asigura ridicarea pe ambele părți pentru a se potrivi fiind pe ambele pante . În timp ce aripile reglează arborele cu clapete , aripile ajustează arborele cu o structură flexibilă sau articulată (pentru aripile dure). Aripile cu aripi sunt montate în mod obișnuit pe un spart nestayed - adesea din fibră de carbon pentru ușurință și rezistență. Geometria aripilor de aripă oferă mai multă ridicare și o mai bună raportul ridicare-tracțiune , decât vele tradiționale. Aripile sunt mai complexe și mai scumpe decât pânzele convenționale.

Introducere

Partea superioară a aripii unui catamaran de curse Oracle AC45

Aripile cu aripi sunt din două construcții de bază care creează un profil aerodinamic, "moale" și "dur", ambele montate pe un catarg rotativ nestinged. În timp ce aripile dure sunt structuri rigide care sunt aranjate numai după îndepărtarea din barcă, aripile moi pot fi înfășurate sau aranjate la bord.

L. Francis Herreshoff a fost pionierul unei platforme de precursori care avea brâu și conductă principală , fiecare cu o velă cu două straturi, cu margini de prindere atașate la un spart rotativ. Clasa Catamaran Clasa C a experimentat și rafinat aripile într-un context de curse încă din anii '60. Englezul, John Walker, a explorat utilizarea ailei de aripă în navele de marfă și a dezvoltat prima aplicație practică pentru iahturi cu vele în anii '90. Wingsails-urile au fost aplicate navelor mici, cum ar fi dinghy-ul Optimist și Laser , iahturilor de croazieră și, mai ales, barcilor cu vele de curse multihull de înaltă performanță , cum ar fi SUA-17 . Cele mai mici ambarcațiuni au o aripă unitară care este treptată manual. Platformele de croazieră au o platformă moale care poate fi coborâtă atunci când nu sunt utilizate. Echipamentele de înaltă performanță sunt adesea asamblate din componente rigide și trebuie să fie treptate (instalate) și nestingherite de echipamente de pe mal.

Reglarea camberului

Secțiunea transversală a unui aerofoil care arată linia de înălțare.

Aripile cu aripi schimbă înălțimea (asimetria dintre suprafețele superioare și inferioare ale aerofoilului ), în funcție de aderență și viteza vântului. O aripă devine mai eficientă cu o curbură mai mare pe partea de vânt . Deoarece partea de vânt se schimbă cu fiecare viraj, la fel trebuie să se schimbe curbura navigației. Acest lucru se întâmplă pasiv pe o navă convențională, deoarece se umple cu vânt pe fiecare viră. Pe o aripă de aripă, schimbarea cambrului necesită un mecanism. Wingsails schimbă, de asemenea, curba pentru a se regla la viteză. Pe o aeronavă, clapetele măresc curbura sau curbura aripii, ridicând coeficientul maxim de ridicare - ridicarea pe care o poate genera o aripă - la viteze mai mici ale aerului (viteza aerului care trece peste ea). O aripă are aceeași nevoie de reglare a curbei, pe măsură ce viteza vântului se schimbă - o curbură curbă mai dreaptă pe măsură ce viteza crește, mai curbată pe măsură ce scade.

Mecanismele de reglare a cambrului sunt similare pentru aripile moi și dure. Fiecare folosește segmente independente ale profilului aerian, care se reglează independent pentru înclinare. Platformele mai sofisticate permit reglarea variabilă a cambrului cu înălțimea deasupra apei pentru a explica creșterea vitezei vântului.

Comparație cu platformele de navigație convenționale

Prezența tachelajelor, care susține catargul unei platforme convenționale în față și înapoi, limitează geometria navelor la forme care sunt mai puțin eficiente decât coarda îngustă a aripii. Cu toate acestea, pânzele convenționale sunt ușor de reglat pentru viteză de vânt prin recif . Wailsails sunt de obicei o suprafață fixă. Vele convenționale pot fi înfășurate cu ușurință; unele aripi flexibile pot fi aruncate, atunci când nu sunt utilizate; aripile rigide trebuie îndepărtate atunci când expunerea la vânt nu este de dorit.

Puncte de navă

Nielsen a rezumat eficiența aile de aripă, comparativ cu pânzele convenționale, pentru diferite puncte de navigație , după cum urmează:

  • Close-remorcate : La 30 ° vânt aparent , wingsail are 10 grade unghi de atac și mai mult de ridicare , în comparație cu planul naviga convențional și unghiurile sale de atac de 15 ° pentru braț și 20 ° pentru vela.
  • Beam rază : La 90 ° vânt evident, wingsail, poziționat peste barca, funcții eficient ca aripă, care furnizează lift înainte, în timp ce brațul de sufera de plan naviga convenționale de a fi dificil de a forma ca o aripă (vela principală este încă relativ eficient).
  • Acoperire largă : la vântul aparent de 135 °, aripa poate fi ușurată în așa fel încât să funcționeze în continuare eficient ca aripă, în timp ce brațul și pânza principală nu mai oferă ridicare - în schimb, ele se prezintă perpendiculare pe vânt și oferă forță de la doar glisați.

Referințe

linkuri externe