Hur stor kraft genereras av ett vindsurfingsegel?

[larry]

Det ska bli intressant och se vad du får för svar.
Jag tror i alla fall att det inte finns något lätt svar.
Coolt kandidatarbete. Lycka till!!

[carl-r]

LOL: Jag läste det som att du gjorde en airfoil. *dumstrut på* 😀

Jag tror om du frågar nån som vill åka fort att man inte kan få för mycket framåtdrivande kraft, så länge som den går lätt att dosera och att den ger efter vid byar. Och med det menar jag då att om det går att segla med seglet på halvdrag i full fart och sen skota in det lite till så då skadar ju inte den extra kraften om du förstår vad jag menar?

Fullständigt överriggad, dvs att man har för mycket kraft så att man inte kan kontrollera riggen är ju inte önskvärt, men det beror ju på att seglet blir så svårhanterat när man släpper av.

Jag har ingen aning om du vindsurfar, men när man startar så skotar man ju in efterhand så att man kan balansera emot kraften med kroppen. Vidare får ju inte kraften framåt vara så stor eller snabb att man lyfts upp ur stropparna och kastas över brädan med ett sk kastfall.

Till sist när man står i fullt tryck och det kommer en by så måste seglet kunna blöda ut överskottseffekten så att man inte får en energistöt som man inte hinner parera.

Det kanske var mer blaj än nytta, men jag kunde inte låta bli. 😉

[pgvirtual]

Kan man förenkla det här problemet en aning?

Ta på dig trapetsen, luta dig bakåt som om du surfar, mät kraften med lämpligt instrument. Sedan skall den kraften delas up i två komponenter, en som är i brädans rörelseriktning och en som är tvärs över rörelseriktningen. Kraft och motkraft. Är det så enkelt som att jämföra trapetslinornas vinkel i förhållande till brädans rörelseriktning (inte densamma som brädans riktning)?

Slå mig på fingrarna nu, varsågod 🙂

[macedu]

Hydrofoil;598052 wrote:

Tjena!
Håller på med ett kandidatarbete på Chalmers med syfte att ta fram en hydrofoil till en vindsurfingbräda och göra diverse jämförelser och beräkningar på denna. Hur som helst står vi nu inför ett problem då vi inte vet hur stor framåtdrivande kraft ett vindsurfingsegel genererar. Självklart beror detta på många parametrar så som segelstorlek och vindens kraft och riktning, men om man utgår från någonslags standardsegel (4-5kvm) och halvvind, är det någon här som har en känsla för ungefär hur stor kraften skulle bli? Trevligast skulle vara om någon vet hur kraften varierar med vindstyrkan!
Mvh
/Peter

Hej!

Googla etc…. här har du lite mer teori som säkerligen kan överföras från “segel” till “segel” 😀

http://www.gransegel.se/bok/bok_kap1.htm

/mac

[erolwi]

Tjena
Har du ett segel redan? Sätt det på biltaket och mät krafterna i olika hastigheter, vinklar och camber, klart!
Har du inget är det nog svårare, har du googlat typ “windsurfing sail cl/cd” eller liknande. Problemet är väl elasticiteten i seglet samt att seglet har en ganska fladdrig top vilket gör att den effektiva arean (jämfört med ett valigt segel) är mindre än mätt area + att du ej enbart kan plocka ut cl/cd som vanligt och sen bara multiplicera med dynamiska trycket då formen ändras.

Du kan ju söka på data för vingmaster och segel vilket väl är närmast ett surf segel. Kolla i “Sail Performance ” by Marchaj, finns kanske på biblioteket.

Vindsurfingbräda med bärplan finns redan, sök på google, bärplan på fenan. Dessutom borde ju er farkos minska motståndet mot en vanlig bräda vilket gör att ni kommer ha överflödigt med kraft och bör satsa på att minska mostånde istället eller?

[erolwi]

Kolla också vad du kan hitta om International Moth då de har bärplan och väldigt vindsurfingliknande segel

[thermochron]

Har ni möjlighet att rita av en typisk vindsurfingbräda+fena, och simulera hur stor släpkraft som behövs för att dra bräda/fena och totalt säg 120kg massa i 35 knop? (härmed inget ont menat åt speed-åkarna, men jag är själv en s.k. “lättvindsräka”)

Fixar ni detta är ni nog rätt nära svaret. Kanske kan någon av dina kollegor på Chalmers som hänger vid “rännan” / Towing-tank’en hjälpa till med en uppskattning av det här släpmotståndet.

Framdrivande kraft som funktion av vindstyrka borde sedan kunna approximeras då energiinnehållet i vinden är proportionellt mot kuben av vindhastigheten. Rätta mig här om jag har fel.

PGVirtuals metod kanske också är smart. Kolla på någon bild av en vindsurfare som kör hårt, sätt en dynamometer mellan bältet och nåt räcke och häng som på bilden. Kolla alla vinklar och räkna ut hur stor komposanten framåt är. Ställ sen en skateboard under fötterna, rikta den “framåt” och mät det som blir fötternas “framdrivande kraft” på skateboarden. Summera framåtkomposanterna från selen och fötterna, voila..

Jaha, nu har ni ytterligare några teorier. Lycka till, och glöm inte att berätta hur det går för er.

[tim-eriksson]

Ehm… Vet inte vad ni har för utrustning och möjligheter där nere men vet att vid programmet “Farkostteknik” i Sthlm så har man fina fina vindtunnlar (A)…. Som de gör rätt avancerade saker i som jag förstått, flygplan och mojs 🙂 De räknar ju som sjutton på allt möjligt där.

Vet inte hur lätt det är att få låna en vindtunnel men gör ett försök? Vore skoj att få veta, med olika vinklar etc!

Ps. Borde man inte kunna mäta kraften som PGvirtual säger fast när man surfar på vattnet också? Sätt en dynamometer melllan hängselen och bomen?… Borde väll gå…

[marden]

tror också på att kolla motståndet som fenan och brädan gör i vattnet är enklast.
bara att åka “vatten skidor” efter en båt på vindsurfingbräda samt ha en “fiskevåg” på drag linan och läsa av kraften vid olika hastigheter.

[benke-2]

Vindkraften på tex en 6 m2 skyllt som står vinkelrätt mot vinden i 15 m/s, blir ca 15 i kvadrat *6m2=1350 Newton.
Men man orkar ju bara skota in 10 grader och inte 90 grader mot vinden, så 1350 N stämmer ju inte alls.
Tror bomtycket i händerna ger en bättre uppfattning av kraft, dvs en bra speedare kanske har 40 kg tryck i händerna i medel på 500 meter och segeltyckcentrum är 2 meter upp. Så att kraften i seglet 400N* bomhöjd1,5m/2 segel tp=300N
Kanske hälften av de 300N är framåtdrivande och resten går till fena bräda och luftmotstånd.
Kör man närmare skenbara vinden än 25-30 grader tar luftmotståndet över känns det som.

[glader]

Tror på metoden som Benke är inne på; att utgå från surfaren istället för utrustningen, luftmotstånd osv. En grov uppskattning säger mig att man kan överföra max 10-40% av (gravitationskraften av) sin kroppsvikt till framåtdrivande kraft i seglet, t.ex. för en 100kg surfare 100-400N (d.v.s. i linje med vad Benke säger). Det är en grov uppskattning och man kan säkert försöka räkna på aerodynamik mer exakt, men det skulle förvåna mig mycket om man kom fram till något med större noggrannhet utan extremt mycket tid med extremt kraftfulla beräkningsverktyg.

Edit: Mården, undrar om vattenskidmetoden kan ge så mycket. En bakåtlutad rigg har ju en lyftande kraft och en betydande del av kroppsvikten lyfts därför av riggen. Det borde ha stor betydelse för hur mycket kraft som krävs för att driva ekipaget framåt. Måste dessutom vara väldigt spännande att åka surf-vattenskidor i 30knop. Det är ju en ruskig fart även med en smal slalomskida. Runt 20knop är ju snarare normal vattenskidfart.

Edit 2: Efter att ha läst Thermochron’s inlägg igen: Jag vet med säkerhet att det hänger minst två surfrävar vid rännan. Att gå och tala med dem är definitivt en bra idé.

[svenne]

Nu tänker jag också lägga mig i debatten. 🙂
Sätt seglet på en skateboard istället. Det är tusen gånger lättare att ta fram friktionsförlusten, väg tjockisen som står på och mät hastigheten han lyckas komma upp i. Klart å betarrt!

Förslagsvis medans isen ligger, för det gör jäävligt ont att vurpa på asfalt… 😉

[glader]

Hrm, funkar det verkligen Svenne? Om vi idealiserar och säger att friktionen är noll på is så blir ju hastigheten ändå inte oändlig. Då blir det snarast reaktiv vind -> höjdtagning som till slut blir avgörande. Det måste väl vara *mycket* större framåtriktad kraft i vatten än på is / skateboard?

[svenne]

glader;598131 wrote:

Hrm, funkar det verkligen Svenne? Om vi idealiserar och säger att friktionen är noll på is så blir ju hastigheten ändå inte oändlig. Då blir det snarast reaktiv vind -> höjdtagning som till slut blir avgörande. Det måste väl vara *mycket* större framåtriktad kraft i vatten än på is / skateboard?

Så du menar att det är mer kraft i seglet när du är på vatten än på is?

[glader]

Total kraft på t.ex. halvvind låter jag vara osagt – även om jag lutar åt att även den blir mindre på is.

När det gäller framådrivande kraft så tror jag som sagt att den är mycket större i vatten. Om man med visst segel, i viss vindstyrka och i viss vinkel kan surfa 20 knop på vatten och man med samma förutsättningar kan surfa 40 knop på is så är krafterna helt annorlunda. Det blir mycket mer reaktiv vind på is (vilket blir som att gå högre i vind i lägre fart) och därmed kan seglet inte utveckla lika mycket framåtdrivande kraft.

Ta förresten plattläns som extremt exempel: Då är all kraft framåtdrivande, man har kraft i seglet på vattnet, men i princip noll på is.