Hur stor kraft genereras av ett vindsurfingsegel?

[koste]

När hastigheten är som störst är ju accelerationen 0.. då är ju kroppens vikt det som styr hur mycket man kan hålla emot. Kroppen står ju still och krafterna är i jämnvikt.

så en surfare som lägger hela sin tyngd för att hålla mot kraften framåt.

1 kg är väl 10 N så 80 kg =8oo N mottryck. om seglet står i 45 graders vinkel så går det väl åt hälften för att hålla seglet uppe och hälften att driva det framåt?

Då blir det max 400 N + det som du kan dra med benen i fotstropparna.

400-600N, kan jag tänka mig.:confused2:

Prova att sätt en dynamometer bakom en vindsurfande skateboard och stå still och låt vinden dra.
Häng på blyväst som speedsurfarna brukar använda vid världsrekordförsök.

[rasmus_w]

Töjningsgivare på hängselelinorna, nån? Problemet är ju el-grunkor i vatten såklart men det kanske är lösbart.

Alternativt nåt töjningsgivar-arrangemang på bommen. Med lite kalibrering borde man få rätt bra värden på kraften.

[benke-2]

Koste;598141 wrote:

När hastigheten är som störst är ju accelerationen 0.. då är ju kroppens vikt det som styr hur mycket man kan hålla emot. Kroppen står ju still och krafterna är i jämnvikt.

så en surfare som lägger hela sin tyngd för att hålla mot kraften framåt.

1 kg är väl 10 N så 80 kg =8oo N mottryck. om seglet står i 45 graders vinkel så går det väl åt hälften för att hålla seglet uppe och hälften att driva det framåt?

Då blir det max 400 N + det som du kan dra med benen i fotstropparna.

400-600N, kan jag tänka mig.:confused2:

Prova att sätt en dynamometer bakom en vindsurfande skateboard och stå still och låt vinden dra.
Häng på blyväst som speedsurfarna brukar använda vid världsrekordförsök.

Inte så dumt där med skejtbåård , men om man ställer skejten på 45 grader från vinden och skotar in 6,0an i 15 ms till ca 30 grader från vinden (så att vindvinklarna stämmer som i fullfart) så kanske man kan få ett bra värde va?, med en dynometer på baktraxxen (tracksasså va).

[frisk]

Att bara mäta på bomtrycket säger bara en del då en hel del av kraften går ner i mastfoten åt motsatt håll – och möjliggör att vi kan åka halvvind fast fenan sitter längst bak.
Det blir ganska komplext och ger för stora variationer i få svaret på din fråga.

Men kanske enklast är att kolla de beräkningsprogram för vingprofiler som finns. Har inte rätt dator i händerna just nu men sök på nätet och du skall finna.
Där ges kraft som funktion av area, profildjup, anfallsvinkel-ar, vindhastighet och densitet på luften.
Lägg till vindsurfingriggens flexibilitet och cambervariation över belastning och dess höjd, samt andra förluster och det börjar bli riktigt kul 🙂 …men börja med en fast tänkt profil kanske. Lycka till!

[marden]

1:glader jag har bommen så lågt så den uppåtlyffande kraften är försumbar:)

2:jag ändrar mig lite och idag tror jag att, seglet har störst framåtriktad kraft när man står still och minskar med farten för att till slut va lika stort som sitt luft motstånd och därmed ta ut sig skälv vid ca 4gr vindhastigheten(edit hmm kanske mer har med att den skenbara vinden blir för brant). därför totalt fel att mäta på is och ja den framåtrikade kraften är större på vatten för det går saktare där.

så för att mäta maxkraft fäst en iceboard i en “fiskevåg” som du spikar fast i isen
skulle tippa på att jag typ skulle orka hålla kvar den i 10m/s ca 400N skulle inte orka hålla kvar den i 20m/s typ 1500N

problemet är att maxkraften vid stillastående nog inte va intresant utan vid typ 20-25 knop och då tror jag man kommer nära om man åker efter en båt
och åka vatten skidor är lite jobbigt för händerna men minskar med farten och att stå på en vindsufingbräda efter en båt är mycket lättare när den går högre i vattnet än skidorna

så summasumarum 179,5N i 22kn fart i 17kn vind:)

edit2: om du har bomen högt så brädan avlastas helt får du dra den tom efter båten och då minskar den framåtdrivande kraften till 68N

[carl-r]

Mården;598190 wrote:

1:glader jag har bommen så lågt så den uppåtlyffande kraften är försumbar:)

Vi ser det väldigt tydligt på din avatar. 😉

[benke-2]

frisk;598176 wrote:

Att bara mäta på bomtrycket säger bara en del då en hel del av kraften går ner i mastfoten åt motsatt håll – och möjliggör att vi kan åka halvvind fast fenan sitter längst bak.
Det blir ganska komplext och ger för stora variationer i få svaret på din fråga.

Men kanske enklast är att kolla de beräkningsprogram för vingprofiler som finns. Har inte rätt dator i händerna just nu men sök på nätet och du skall finna.
Där ges kraft som funktion av area, profildjup, anfallsvinkel-ar, vindhastighet och densitet på luften.
Lägg till vindsurfingriggens flexibilitet och cambervariation över belastning och dess höjd, samt andra förluster och det börjar bli riktigt kul 🙂 …men börja med en fast tänkt profil kanske. Lycka till!

Jo men en väldigt stor del av seglet är ju tvistgörare så att du slipper mastfotstrycket, som känns försummbart, så att man kann åka halvvind ändå.
Vet inte vart man ska börja om man inte börjar med bomtrycket.

[glader]

Känns som om den allmänna uppskattningen hamnar någonstans i området 100 – 500N. Skulle jag bygga något skulle jag bygga någon beräknad på det lägre registret och någon beräknad på det högre registret och se vilken som fungerar bäst. Skulle också fråga surfarna vid rännan först.

Skulle jag för ett kandidatarbete på Chalmers vilja lägga in lite empiri och matematik skulle jag välja stillastående skateboard/iceboard fastsatt i mätare som föreslagit ovan. Skulle då också räkna lite mer på vinklar och vind. Säg att vi skall designa för 30 knop i 15m/s och en vinkel på 45 grader från vinden. Då blir den reaktiva vinden också ca 15m/s och den totala skenbara räknar vi åt från x & y koordinat som x=1/sqrt(2)*15 & y=15-1/sqrt(2)*15. Skenbara vindstyrkan z = sqrt(x^2+y^2) =11.48 och en vindvridning från sin v = x / z <=> v = 67.5. D.v.s. om jag vill få samma vind och vinkel som om jag slörar 45 grader från vinden i 30 knop i vind på 15 m/s skall jag ställa mig i 11.5 m/s och 22.5 grader mot vinden. På samma sätt om jag vill få samma förhållanden som 45 grader, 40 knop & 15m/s ställer jag mig i 14m/s, 42 grader mot vinden.

(Sen timma och beräkningar i all hast – kanske något sakfel men det får ni kontrollräkna.)

[electric]

Mården;598190 wrote:

… 2:jag ändrar mig lite och idag tror jag att, seglet har störst framåtriktad kraft när man står still och minskar med farten för att till slut va lika stort som sitt luft motstånd och därmed ta ut sig skälv vid ca 4gr vindhastigheten(edit hmm kanske mer har med att den skenbara vinden blir för brant). därför totalt fel att mäta på is och ja den framåtrikade kraften är större på vatten för det går saktare där. …

Den framåtriktade kraften har inte ett dugg med brädans hastighet att göra utan beror enbart på vindhastigheten (relativt seglet alltså) och seglets vinkel mot vinden (den relativa alltså), förutsatt att inget annat ändras (t ex att riggen lutas bakåt).

Och det är här man lurar sig – ty i praktiken ökar ju vindhastigheten mot seglet allteftersom brädans hastighet ökar, samtidigt som man spontant skotar in för att inte seglets vinkel mot vinden ska minskas. Därför, men bara därför, ändrar sig den framåtriktade kraften under segling. Den har alltså i sig inte att göra med brädans hastighet.

När accelerationen upphört så är den framåtriktade kraften lika med summan av de motriktade krafterna, såsom brädans och fenans friktion mot vattnet, vågbildningsmotstånd, virvelbildning (fenan), riggens, brädans och seglarens luftmotstånd (friktion, virvlar) mot luften, etc.

Därför går det mycket bra att utföra mätningarna av framåtriktad kraft utan att seglet (och det den ska driva fram) har egen fart. Det bör också vara det säkraste sättet eftersom antalet felkällor då minimeras. Det där med fjädervåg är nog inte så dumt. Det gäller bara att kompensera för friktion. Varför inte utföra mätningarna med hjälp av en Isabella – en sådan har ju fixerad (vindsurf-)rigg och liten friktion! Vrid Isabellan grad för grad mot vinden och mät för varje gradtalsläge ett antal skotlägen. Avvakta ny vindhastighet (nästa dag?) och mät igen. Etc.

/Lars

[frisk]

Tycker ändå att en fast profil ( eller ett par ) med den area du föreslagit räcker för att få lite startdata till ditt projekt.
Då får du max dragkraft över anfallsvinkel och vindhastighet.

Med max dragkraft får du igång farkosten, utifrån det kan du isolerat göra mer exakta beräkningsjämförelser mellan hydrofoil och en vanlig surfbräda över ett fartområde –
Att sidkraften till varierande del tas upp av brädan i sig (kantställning) och inte bara fenan är ju en annan sak som du säkert vet om.

Håll isär alla variabler som uppstår när seglet används av en surfare för det är här kan uppfattning skifta om kraftens fördelning.
Kraften ur seglet går ju dels direkt i bommen i seglaren, dels fördelas genom benen och mastfoten ner i brädan.
Bomhöjden blir vågen mellan kraftfördelning att leka med, att man upplever att mastfotstrycket försvinner vid hög bomhöjd innebär inte att det gör det helt för utan mastfotstryck ( nedåt / inåt) kan man inte segla då fenan sitter bakom seglets kraftcentrum. Men större del av kraften har övergått till att lyfta seglaren.

Ett förslag….

Ett enklare sätt vore att använda sig av kite som har mycket enklare kraftfördelningsvägar – en lyftande komposant som direkt syns i linorna , en bräda att ta upp sidkraften

[hydrofoil]

Får tacka ödmjukast för det otroliga engagemang som visats för min frågeställning! Som ny här på surfzone ( och mer eller mindre även i surfvärlden förövrigt skall erkännas) blev jag mycket glatt överraskad!
Många väldigt bra tips och synpunkter har kommit fram här, fortsätt gärna med det! Lovar att återkomma med resultat och genomförandemetod så snart detta är klart!
/Peter

[dr-masse]

Det enda jag vet är att det alldeles för ofta helt klart är för lite.