Вымпельный ветер.
Начало тут
В кайтовом обиходе часто используются термины и выражения типа: кайт лучше нарезает, идет острее, обладает мясной тягой, имеет больше тяги с места. Естественно любой кайт мы можем субъективно наделить одной из этих характеристик. Попробуем разобраться благодаря каким конструктивным особенностям проявляются различия в тяге этих кайтов.
Для понимания процесса эффективного извлечения тяги нужно разобраться с понятием - вымпельный ветер.
1. Допустим мы находимся в неподвижной лодке. Истинный (природный) ветер дует со скоростью 10 м/с.
2. Мы разворачиваем нос вполветра и начинаем двигаться, к сожалению истинный ветер стихает до 0. Но мы продолжаем движение и набираем скорость 10 м/с.
При этом нам в лицо дует встречный ветер равный скорости движения.
3. Представим, что в этот момент вновь начинает дуть истинный ветер с того же направления и с той же силой.Чувствовать мы будем не два ветра одновременно, а один, который и называется - вымпельный, слагемый из истинного и встречного.
Двигаться под кайтом мы можем, в первую очередь, за счет подъемной силы, которая напрямую связана со скоростью набегающего потока.
Сила вымпельного ветра наглядно показана с помощью правила параллелограмма. И даже невооруженным взглядом мы видим, что она больше истинного и равна 14 м/с (вспоминаем теорему Пифагора).
Из чего следует, что тяга в движении явно больше, чем в статике.
Далее... Сделаем небольшое допущение и будем считать ширину ветрового окна равную 180 градусам. Соответсвенно кайт в краю окна будет находиться под углом 90 градусов относительно ветра который дует в системе:
- в статике относительно истинного ветра
- в движении относительно вымпельного ветра. На этом рисунке мы видим как кайт зашел вглубь ветрового окна относительно истинного ветра.
Теперь пойдем дальше и дадим задание кайтеру увеличивать скорость на курсе галфвинд (вполветра) до предельно возможного. Сразу скажу, что на кайте превысить скорость ветра возможно в 2,5 раза и то не на галфвинде, а на крутом бакштаге. Почему нельза разгоняться бесконечно? Потому что есть: сила трения снаряда скольжения о поверхность, лобовое сопротивление тушки и кайта.
Как увеличить предельную скорость?
Во-первых уменьшаем силу трения - зимой , берем лыжи бОльшей длины, мажем их высокофтористым парафином, летом наоборот уменьшаем площадь смоченной поверхности и используем борд для спидрейса.
Во-вторых берем кайт с наибольшим аэродинамическим качеством (об этом ниже).
В-третьих, работаем над сопротивлением силе дрейфа - берем лыжи с длинным кантом, борд с длинными плавниками, улучшаем стойку, качаем ноги.
Допустим кайтер превысил скорость ветра в 2 раза. Угловые параметры движения получатся такие:
Рано или поздно сила дрейфа возрастет настолько, что кайтер не сможет удерживать курс галфвинд.
Сила дрейфа - сила перепендикулярная направлению движения.
Возьмем кайтера из прошлого примера, дадим ему другой кайт и в тех же условиях попросим разогнаться до предела. Может получится следующее:
Скорость кайтера на красном кайте оказалась меньше, чем на черном. Угол бета у красного наоборот больше, чем у черного. То есть сила дрейфа у красного явно больше, чем у черного.
Вернемся к нашим субъективным ощущениям - красный кайт нам покажется более тяговитым, имеющим мясную тягу или большую тягу с места. Черный кайт может показаться малотяговитым, пустым, для получения необходимой тяги его нужно разогнать. Неопытные кайтеры на нем не смогут стартовать из воды. Зато опытные кайтеры назовут его острым и быстрым.
Кстати были случаи когда бордеры на мясных кайтах обгоняли в гонке лыжников. Дело в состоянии поверхности, если снег мягкий и глубокий, то лыжнику по колено в снегу на остром кайте не удасться разогнаться до оптимального вымпельного ветра, а бордер наоборот за счет бОльшей площади снаряда скольжения и мясной тяги кайта выйдет на глиссер.
Продолжим.
Сила дрейфа напрямую зависит от лобового сопротивления, а лобовое сопротивление от толщины профиля крыла и проекционной площади тушки кайтера.
Теперь введем понятие аэродинамического качества - отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению. Для простоты понимания вернемся к самолетам. Сколько пролетит самолет с выключенным двигателем? На данный момент пассажирские лайнеры имеют значения качества равные 12 - 18. Это означает, что на 1 км потери высоты самолет горизонтально пролетит 12 - 18 км. А сколько пролетит кирпич?)))
Получается что черный кайт обладает лучшим аэродинамическим качеством, чем красный.
Каковы слагаемые аэродинамического качества кайта?
1. Толщина профиля - как и везде надо стремиться к оптимуму. Более толстые профиля имеют бОльшую подъемную силу, но и бОльшее лобовое сопротивление. На практике получается следующее - в слабые ветра горбатые профиля тянут чуть лучше, в сильные ветра лучше использовать тонкие профиля. На курсе бейдевинд лучше тонкий профиль, на бакштаге толстый.
2. Удлинение - кайты с бОльшим удлинением имеют лучшее качество.
3. Качество поверхности - чем менее гладкая шкура кайта, тем хуже качество.
4. Передний баллон - естественно ухудшает качество. Поэтому парафойлы тут выигрывают. Но у парафойлов есть воздухозаборники, которые также ухудшают качество.
5. Развитая подкупольная расстроповка увеличивает лобовое сопротивление.
6. Арочность - чем меньше арочность, тем лучше качество.
Примерно понимая все это, можно выбирать кайт под свои цели и задачи.
И напоследок приведу пару диаграмм с реальными гоночными скоростями и углами. Где вы можете видеть, что ветер в движении нам дует всегда в лицо. Так называемый вмордувинд)
Morpheus
6 комментариев
Вот все пишут про замечательный вымпельный ветер, но никто не пишет как оно работает. То есть, всегда возникает вопрос, вот мы едем разогнались до скорости 2.5 раза больше силы ветра, после чего двигаясь в любом направлении, мы будем иметь вымпельный ветер больше природного, и меняя курсы мы можем сместить край окна куда угодно, т.е. езжай хоть строго против ветра. Вопрос из разряда, почему бы в штиль не пнуть кайтера, а он на вымпельном ветре будет кататься?
Я думаю, все понимают, что вечного двигателя нет и есть законы и силы которые даже с точки формальной логики не позволят двигаться под парусом в штиль...
Как говорится - я покажу тебе дверь, но открыть ее ты должен сам ))
Здесь все написано, но в двух словах так: Вымпельный ветер это векторная величина, т.е. помимо силы он еще имеет направление. Суть кайтинга такова, что ехать мы можем только когда ветер (вымпельный) дует под углом к курсу движения. А для создания этого угла и нужен истинный ветер.
Без ветра,куда кайтера не пни,вымпельный будет дуть ему в морду поэтому движения не будет.
Как частный случай - этот угол ограничивает максимальную скорость галфинда. Чем быстрее мы разгоняемся поперек ветра, тем сильнее вымпельный ветер. Тяги кайта становится больше, но с ростом скорости угол ветра уменьшается (ветер начинает дуть нам не в бок, а в морду). Дальнейший рост скорости ограничивается.
Абсолютно согласен. И считаю, чтобы новичку было понятней что происходит, и вечных двигателей, наверно, не бывает, нужно обратить внимание на то, что обязателен угол к истинному ветру , а из-за изменения этого угла с ростом скорости изменяются как тяга, так и возможные курсы на той же скорости.
Вот все пишут про замечательный вымпельный ветер, но никто не пишет как оно работает. То есть, всегда возникает вопрос, вот мы едем разогнались до скорости 2.5 раза больше силы ветра, после чего двигаясь в любом направлении, мы будем иметь вымпельный ветер больше природного, и меняя курсы мы можем сместить край окна куда угодно, т.е. езжай хоть строго против ветра. Вопрос из разряда, почему бы в штиль не пнуть кайтера, а он на вымпельном ветре будет кататься?
Я думаю, все понимают, что вечного двигателя нет и есть законы и силы которые даже с точки формальной логики не позволят двигаться под парусом в штиль...
Как говорится - я покажу тебе дверь, но открыть ее ты должен сам ))
Здесь все написано, но в двух словах так: Вымпельный ветер это векторная величина, т.е. помимо силы он еще имеет направление. Суть кайтинга такова, что ехать мы можем только когда ветер (вымпельный) дует под углом к курсу движения. А для создания этого угла и нужен истинный ветер.
Без ветра,куда кайтера не пни,вымпельный будет дуть ему в морду поэтому движения не будет.
Как частный случай - этот угол ограничивает максимальную скорость галфинда. Чем быстрее мы разгоняемся поперек ветра, тем сильнее вымпельный ветер. Тяги кайта становится больше, но с ростом скорости угол ветра уменьшается (ветер начинает дуть нам не в бок, а в морду). Дальнейший рост скорости ограничивается.
Абсолютно согласен. И считаю, чтобы новичку было понятней что происходит, и вечных двигателей, наверно, не бывает, нужно обратить внимание на то, что обязателен угол к истинному ветру , а из-за изменения этого угла с ростом скорости изменяются как тяга, так и возможные курсы на той же скорости.