-
Vad är det som lyfter fenan?
-
Jag tycker de två första raderna är ganska klargörande
“Givetvis genererar fenan endast kraft i sidled. Termen “lyft” kommer från annalogin med en flygplansving där man brukar dela upp de orsakad kraften i lyft och motstånd.”
mvh Hnerik -
Jag förkastar inte teorierna överhuvudtaget. Är själv Civ. ing. inom maskinteknik och tycker det är kul att diskutera detta. Om en 70 cm lång fena böjer sig, säg 15 cm i sidled, så måste den väl kunna generera en lyftkraft i vertikal led sett från brädan. Sen finns det superstyva fenor som inte böjer sig alls och där kanske det inte blir en lyftande kraft uppåt.
-
Räknar kanske felaktigt in mig själv i “ni” här, men – löjlig är jag mest hela tiden, herrejösses, hur skulle jag annars våga skriva här? 😉
Allvarligt talat, det är ju inte vi som påstår detta, utan Oscar hänvisar bl a till en artikel från en i vindsurfingvärlden rimligt insatt person (Peter Hart) som var kul att lägga till sitt referensbibliotek för intressanta iaktagelser i sporten.
Det kan ju faktiskt förhålla sig så att ibland är fysiken såpass svår att applicera på det verkliga utfallet att man då och då får acceptera resultaten (som kanske är förvånansvärt positiva) och återgå till skrivbordet för att räkna lite till. Om detta sedan beror på okunniga (öh, korkade och lata… 🙂 designers, verkliga fakta eller krångliga modeller har jag ingen aning om. Det är nog lite av varje.
Vill man bedriva framgångsrik forskning så är ju självklart fysiken kung.
Men jag tror att en schnubbe som Jaques Deboichet (framgånsrik fenkille, framförallt Formula) inte räknar sådär enormt mycket på sina fenor, utan snare håller koll på data (profil, outline, yta, djup, material) och därefter låter teamseglare avgöra om det funkar eller ej. Amatörmässigt? Kanske. Men få vindsurfingföretag kan nog bedriva “fysikbaserad” utveckling på ett seriöst (läs: ganska kostsamt) sätt. Men många har nog ambitionen, Barry Spanier verkar ju vara väl insatt i strömningslära och de senaste rönen. Svårigheten verkar ligga i att etablera en utvecklingsmodell som klarar av att hantera allt – fysik, forskningsrön, verklighet, nya material och “vad marknaden vill ha”.
Att vindsurfare inte är särskilt bevandrade inom strömningslära är ju inte minst jag ett redigt vandrade bevis för. Jag menar, hur många människor har KOLL på strömningslära? Det är ju därför inlägg som dina är extra intressanta att läsa och försöka applicera på sina synnerligen elementära och ofta (aj, aj) direkt felaktiga tankar kring ämnet. Hoppas du fortsätter skriva här i frågor av det här slaget!
Strömma På!
-
För att få en lyftkraft från fenan måste du ju ha en anfallsvinkel som genererar lyftet. Alltså måste fenan böja vattenströmmen nedåt när den far fram genom vattnet. Gör den detta bara för att den är böjd i sidled? Bildas en anfallsvinkel i vertikalled bara för att fenan böjer sej i sidled? Kanske…
Som Henrik skrev är det huvudsakligen snedställning av fenan runt vertikalaxeln som genererar fenans kraft. Och den verkar uteslutande i sidled.
Och med “lyft” från fenan menar man väl normalt sett bra höjdtagning, dvs förmåga att effektivt generera sidkraft…? -
okej, på tal om fenor… jag är lite nyfiken på “bärplansfenor”, finns dom på vindsurfingbrädor?
-
En till fast här är det kite
http://www.bzhl.net/videos/water_foil.asx
Mvh Stefan -
Jag kunde inte låta bli att peta i denna gamla tråd. Hittade följande på GKSS sidor som diskuterar lyftkraft. Dock så inriktar sig denna utläggning på seglets lyftkraft. Det finns ju inget bättre än när det går att förklara via formler. Massa text i inläggen är ju bra, men formler som kan bevisa är bättre.
klipp, klipp
“”
Segel- och vingkraftDet handlar alltså om den drivkälla vi seglare tar för given men kanske inte alltid har förstått till fullo. Peter Norlin förklarar hur vinden som träffar seglet ger upphov till en framåtdrivande kraft. Peter visar även hur kraften kan härledas och beräknas.
Ända sedan jag började segla har jag funderat på varför seglet drar fram båten. När jag på 70-talet använde uttrycket “Nu skall jag ut och böja vinden” i samband med segling, blev jag tillrättavisad av aerodynamiker som sa, att så bör du inte säga. Den gängse förklaringen till kraften från seglet lyder nämligen att största kraften på seglet kommer från suget på läsidan av seglet.
“Nu skall jag ut och böja vinden” är dock ett relevant uttryck för segling, då det är precis vad som händer med vinden när den träffar seglet.
Förklaring av hur seglets eller vinges kraft uppstår, samt hur kraften kan beräknas.
Påstående: Suget från läsidan och trycket från lovartsidan av seglet, uppstår i och med att luften böjs av för att följa seglets profil. Luften nära seglet och omgivande luft, svänger runt seglet, så att hela det omgivande luftpaketet förflyttas mot lovart, dvs. tvärs vindriktningen. Kraften som fordras för att flytta luftvolymen mot lovart motsvarar den kraft som seglet alstrar.
Kort uttryckt: Luften som strömmar mot en profil, med anfallsvinkel, viker av och följer profilens form. Närmast profilen följer luften profilens form tätt, för att ju längre ifrån profilen luften strömmar successivt minska sin avvikning utmed profilen. Denna avvikning sker tvärs strömmningsriktningen och flyttar således en viss luftvolym tvärs strömmningsriktningen.
Det är denna förflyttning av luftmassa som motsvarar profilens lyftkraft.
En liten del av den strömmande luften släpas med profilen på grund av friktion och formmotstånd från profilen. Det är denna luftmängd som motsvarar profilens motstånd.
Således beror en profils lyftkraft respektive motstånd på hur mycket luft den förmår förflytta, och hur stor mängd luft den släpar med sig.
Luftmängdens storlek beror av vingens hastighet, yta, aspekt ratio och profilens form.
Antag att luftmängden är 6,4 ggr kordan högt (vid oändlig aspect ratio), med maximal förflyttning närmast profilen och noll förflyttning längst ut.
För beräkning av lyftkraften tages hälften dvs. 3,2 ggr kordan, med maximal förflyttning.
För att beräkna en profils lyftkraft används Raketformeln: F = p x Q x v(vertikal)
F = Kraften (N)
p = Luftens densitet (kg/m3)
Q = Flödet (m3/s)
v(vertikal) = luftens hastighet tvärs vingen v(vertikal) = tg (anfallsvinkel) x v(horisontal)
Q = v(horisontal) x spv x korda x k x k(ar) x k(profil) = luftmängdens storlek/sekund
v(horisontal) = vingens hastighet (motsvarar flödets längd)
spv = vingens spännvidd (motsvarar flödets bredd)
k = 3.2 motsvarar luftmängd med förflyttning v(vertikal) korda x k (motsvarar flödets höjd)
k (ar) = k (aspect ratio) oändlig aspect ratio k =1
k(profil) = en specifik profils lyftförmåga jämfört med en normalprofil som har k(profil) =1
Således F = p x A x v2 x 3,2 x tg (anfallsvinkel)
Formel för lyftkraft: L = ½ p x A x v2 x Cl
Då lutningen på de flesta profilers lyftkoeffecientkurva är: Cl = k x tg (anfallsvinkel) där k är approximativt = 6.4
Skrives L = ½ p x A x v2 x 6.4 x tg (anfallsvinkel)
L = p x A x v2 x 3.2 x tg (anfallsvinkel)Alltså: kan formeln för lyftkraft härledas till raketformeln, där kraften beror på massflödet och dess hastighet. Alltså: “en profils lyftkraft uppstår då massflödet förflyttas tvärs rörelseriktningen” Peter Norlin
“” -
Hej igen
Tja jag har väll aldrig lämnat ett ända inlägg okommenterat på denna tråd, så varför låta detta inlägg gå förskonat.
Jag antar att det är den kände segelbåtskonstuktören Peter Norlins inlägg du kopierat. Norlin är mycket duktig på att rita båtar men kanske inte så vass på härledningar.“Antag att luftmängden är 6,4 ggr kordan högt (vid oändlig aspect ratio), med maximal förflyttning närmast profilen och noll förflyttning längst ut.”
Ja det är ju ett ganska skönt antagande varföt inte 14 ggr eller 2 ggr.
antagandet är taget från följande teoretiskt framtagna formel för okrökta vingprofiler
CL=2*pi*sin(anfalsvinkel)/(1+2/AR)
2*pi råkar bli 6.3 som tydligen avrundats till 6.4 på något sätt.
Med hjälp av lyftkraftkoefficienten CL kan man räkna ut Lyftkraften L enligt
L=0.5*CL*dens* S*V^2
S=projecerad yta
V=hastighet
dens=densitet
AR står för Aspect Ratio = b^2/S där b är spanvidden (för en fena dubbla djupet)
Ovannämnda formel för CL är härledd ur potential teori med antagande om noll tvärströmning över bakkant av ving profilen,
I boken Marine Hydrodynamics ger Newmann en härledning til CL formeln. Den härledningen tänker inte jag dra här men om någon är intresserad så kan jag göra en PDF kopia av den. Det är några sidor.Bortsätt från härledningen så har jag inte några invändningar till Norlins resonemang.
Om vi nu går över till formeln så kan det ju vara intressant att beräkna den lyftkraft man kan vänta sig att en fena kan generera
Om vi antar en formulla fena som är 70 cm djup och har en medel koorda på 10 cm som färdas i 20 knop med 4 graders anfalsvinkel (nära optimum Lyft/mottsånd) vattentemp på 15 grader ger en densitet på 1025 kg/m3
så får vi ett CL=0.18
och ett L=685N detta skulle då med oskars resonemang (fenan böjer sig 15 cm och ger därmed en lyft kraft som får brädan att plana) innebara en lyft kraft på ca 146 N förutsatt att brädan trimar 4 grader samt att spetsen av fenan har en jämn lastfördelning i djupled(vilket den inte har) Det betyder då att fenan skulle ensam kunna lyft 14.4 kilo.
Inte mycket att komma med. I synnerhet som 15 cm på 70 cm är en väldigt stor böjning en fena.
Samma formel kan givetvis användas till att räkna ut storlek på lämplig hydrofoil (bärplan)
mvh Henrik -
om man är så syv i korken som jag är så bör man räkna rätt. Jag får väll skylla på den sena timmen.
CL ska vara =0.38 vilket ger L=1455 N och vilket med oskars resonemang skulle ge en vertikal lyft kraft på 311N motsvarande 32 kg. Inte helt obetydligt men det är inte så troligt att kraften är så stor, framför allt för att en seglare formodligen inte kan hålla emot ett segel som drar med 1455 N.
MVH Henrik
Logga in för att svara.
