Wingsail - Wingsail

BMW Oracle Racing USA 17 a 2010 Amerika Kupa , merev mainsail wingsail, és a hagyományos orrvitorla a mellső
Erők egy szárnyon (zöld = emelés, piros = húzás).

A szárnyvitorla , ikerbőr vitorla vagy kettős bőr vitorla változó kamrás aerodinamikai szerkezet, amelyet a hagyományos vitorlák helyett egy tengeri hajóra szerelnek fel . A szárnyvitorlák analógak a repülőgép szárnyaival , azzal a különbséggel, hogy úgy vannak kialakítva, hogy mindkét oldalon emelést biztosítsanak annak érdekében, hogy mindkét száron legyenek . Míg a szárnyak szárnyakkal , a szárnyvitorlák hajlítót hajlékony vagy illesztett szerkezettel állítják be (kemény szárnyvitorlákhoz). A szárnyvitorlákat általában nem tartózkodó sparra szerelik - könnyedség és szilárdság érdekében gyakran szénszálból . A szárnyvitorlák geometriája nagyobb emelést és jobb emelési-húzási arányt biztosít , mint a hagyományos vitorlák. A szárnyvitorlák összetettebbek és drágábbak, mint a hagyományos vitorlák.

Bevezetés

Oracle AC45 versenyző katamarán szárnyának teteje

A szárnyvitorlák két alapvető konstrukcióból állnak, amelyek "puha" és "kemény" szárnyakat hoznak létre, mindkettőt egy nem tartózkodó forgó árbocra szerelve. Míg a kemény szárnyvitorlák merev szerkezetek, amelyeket csak a csónakból való eltávolításkor helyeznek el, addig a puha szárnyvitorlák felboríthatók vagy elhelyezhetők a fedélzeten.

L. Francis Herreshoff úttörő prekurzor rig, hogy volt jib és fő , mindegyik egy kétrétegű vitorlával vezető szélek csatolt egy forgó Spar. A C osztályú katamarán osztály a 60-as évektől kezdve kísérletezik és finomítja a szárnyvitorlákat versenyszférában. Az angol John Walker feltárta a szárnyvitorlák teherhajókon való használatát, és az 1990-es években kifejlesztette az első gyakorlati alkalmazást a vitorlás jachtok számára. A szárnyas vitorlákat olyan kis hajókra alkalmazták, mint az Optimist gumicsónak és a Laser , a cirkáló jachtokra, és különösen a nagy teljesítményű többtestű versenyhajókra, például az USA-17-re . A legkisebb vízi járműnek egységes szárnya van, amelyet manuálisan léptetnek. A cirkálófúróknak puha fúrótoronyuk van, amely leereszthető, ha nem használják őket. A nagyteljesítményű fúrótornyokat gyakran merev alkatrészekből állítják össze, és a parti berendezésekkel lépcsőzetesen (fel kell szerelni) és meg kell őket oldani.

Camber beállítás

Keresztmetszete egy aerofoilnak, amely megmutatja a kibukkanási vonalat.

Wingsails változtatni kerékdőlés (közötti aszimmetria a felső és az alsó felületeket a szárnyprofil ), attól függően, tack és a szél sebessége. A szárnyvitorla hatékonyabbá válik, a szél szélének nagyobb görbületével . Mivel a szél felé eső oldal minden tapadással változik, a vitorla görbületének is változnia kell. Ez passzívan történik egy hagyományos vitorlán, mivel minden egyes tapadásnál széllel tölt fel. A szárnyvitorlánál a dőlésszög változásához mechanizmusra van szükség. A szárnyvitorlák a szélsebességhez igazodva emelkednek is. Egy repülőgépen a szárnyak megnövelik a szárny meggörbülését vagy görbületét, emelve a maximális emelési együtthatót - amelyet a szárny képes létrehozni - alacsonyabb légsebességnél (a rajta áthaladó levegő sebességénél). A szárnyvitorlának ugyanolyan szüksége van a bütykök beállítására, mint a szélsebesség változása - a szélsebesség növekedésével egyenesebb a bütykös görbület, a csökkenéskor ívesebb.

A bütykös beállítási mechanizmusok hasonlóak a lágy és kemény szárnyvitorlákhoz. Mindegyik független vezető és hátsó szárnyszegmenset alkalmaz, amelyeket a dőlésszögtől függetlenül állítanak be. A kifinomultabb fúrótornyok lehetővé teszik a víz feletti magasság emelkedésének változtatását a megnövekedett szélsebesség érdekében.

Összehasonlítás a hagyományos vitorlás berendezésekkel

A kötélzet jelenléte, a hagyományos elülső és hátsó kötélzet árbocának alátámasztása a vitorla geometriáját olyan alakzatokra korlátozza, amelyek kevésbé hatékonyak, mint a szárnyvitorla keskeny akkordja . Azonban a hagyományos vitorlák egyszerű beállítani a szélsebesség által reffelés . A szárnyvitorlák jellemzően fix felületűek. A hagyományos vitorlák könnyedén beburkolhatók; néhány rugalmas szárnyvitorla eldobható, ha nem használják; a merev szárnyvitorlákat el kell távolítani, ha a szélnek való kitettség nem kívánatos.

Vitorláspontok

Nielsen az alábbiak szerint foglalta össze a szárnyvitorlák hatékonyságát a hagyományos vitorlákkal összehasonlítva a vitorla különböző pontjain :

  • Közel vontatott : 30 ° látszólagos szél esetén a szárnyvitorla 10 fokos támadási szöggel és nagyobb emeléssel rendelkezik , összehasonlítva a hagyományos vitorla tervével és annak támadási szögeivel 15 ° a fúróhajónál és 20 ° a fõvitorlánál.
  • Beam megközelíthető : A 90 ° látszólagos szél, a wingsail, keresztben helyezzük el a hajót, hatékonyan működik, mint egy szárny, amely előre lift, mivel az orrvitorla a hagyományos vitorla terv szenved attól, hogy nehéz formálni, mint egy szárny (nagyvitorla is viszonylag hatékony).
  • Széles hatótávolság : 135 ° látszólagos szél esetén a szárnyvitorla megkönnyíthető oly módon, hogy továbbra is hatékonyan működik, mint szárny, míg a kötél és a fővitorla már nem nyújt liftet - ehelyett merőlegesen mutatják magukat a szélre, és erőt adnak csak húzás.

Hivatkozások

Külső linkek