Wingsail - Wingsail

BMW Oracle Racing USA 17 fra America's Cup 2010 med en stiv storsejlssejl og et konventionelt fok i forgrunden
Kræfter på en fløj (grøn = løft, rød = træk).

Et vingesejl , dobbelt skind sejl eller dobbelt skind sejl er en aerodynamisk struktur med variabel camber , der monteres på et skib i stedet for konventionelle sejl . Vingsegle er analoge med flyvinger , bortset fra at de er designet til at give løft på begge sider for at rumme at være på begge hold . Mens vingerne justerer camber med klapper , justerer wingsails camber med en fleksibel eller sammenføjet struktur (til hårde vingesejl). Vingsegler er typisk monteret på en ikke-fastgjort bjælke - ofte lavet af kulfiber for lethed og styrke. Vingesejlens geometri giver mere løft og et bedre forhold mellem løft og træk end traditionelle sejl. Vingesejl er mere komplekse og dyre end konventionelle sejl.

Introduktion

Toppen af ​​vingen på en Oracle AC45 racing katamaran

Vingsegler består af to grundlæggende konstruktioner, der skaber en bæreflade, "blød" og "hård", begge monteret på en roterende mast, der ikke står fast. Mens hårde vingesejl er stive strukturer, der kun opbevares ved fjernelse fra båden, kan bløde vingesejl rulles eller opbevares om bord.

L. Francis Herreshoff var banebrydende for en forløberrigg, der havde fok og hoved , hver med et to-lags sejl med forkanter fastgjort til en roterende bjælke. C-klasse katamaranklasse har eksperimenteret og raffineret vingesejl i en racersammenhæng siden 60'erne. Engelskmanden, John Walker, udforskede brugen af ​​vingesejl i fragtskibe og udviklede den første praktiske anvendelse til sejlbåde i 1990'erne. Vingersejl er blevet anvendt på små skibe, som Optimist jolle og Laser , på sejlbåde og især til højtydende multihull racing sejlbåde, som USA-17 . Det mindste håndværk har en enhedsfløj, der trækkes manuelt. Cruising rigge har en blød rig, der kan sænkes, når den ikke er i brug. Højtydende rigge er ofte samlet af stive komponenter og skal trædes (installeres) og aftrækkes af udstyr på land.

Camberjustering

Tværsnit af en aerofoil, der viser camber line.

Vingsegler skifter camber (asymmetrien mellem top- og bundfladerne på aerofoil ) afhængigt af tack og vindhastighed. Et vingesejl bliver mere effektivt med større krumning på medvindens side. Da den forreste side skifter med hver tack, skal også sejlets krumningsændring ændres. Dette sker passivt på et konventionelt sejl, da det udfyldes med vind på hver tackling. På et vingesejl kræver en ændring i camber en mekanisme. Vingsegler skifter også camber for at justere for vindhastighed. På et fly, flapper forøger camber eller krumning af vingen, hæve den maksimale opdriftskoefficient -den lift en vinge kan generere-ved lavere lufthastigheder (hastigheden af luft, der passerer over det). Et vingesejl har det samme behov for justering af camber, når vindhastigheden ændres - en rettere camber-krumning, når vindhastigheden øges, mere buet, når den falder.

Mekanismer til justering af camber er ens for bløde og hårde vingesejl. Hver anvender uafhængige førende og bageste bærefladesegmenter, der justeres uafhængigt af camber. Mere sofistikerede rigge muliggør variabel justering af camber med højde over vandet for at tage højde for øget vindhastighed.

Sammenligning med konventionelle sejladser

Tilstedeværelsen af ​​rigning, der understøtter masten til en konventionel for- og agterretning, begrænser sejlgeometrien til former, der er mindre effektive end vingeseglets smalle akkord . Men konventionelle sejl er enkle at justere for vindhastighed ved reefing . Vingesejl er typisk et fast overfladeareal. Konventionelle sejl kan let rulles; nogle fleksible vingesejl kan falde, når de ikke er i brug; stive vingesejl skal fjernes, når det er uønsket med udsættelse for vind.

Sejlpunkter

Nielsen opsummerede virkningsgrader wingsails, sammenlignet med konventionelle sejl, til forskellige punkter af sejl , som følger:

  • Tæt trukket : Ved 30 ° tilsyneladende vind har vingesejlet en 10-graders angrebsvinkel og mere løft sammenlignet med den konventionelle sejlplan og dens angrebsvinkler på 15 ° for fok og 20 ° for storsejl.
  • Stråle rækkevidde : Ved 90 ° tilsyneladende vind fungerer vingesejlet, placeret over båden, effektivt som en vinge, der giver løft fremad, mens fokken i den konventionelle sejlplan lider under at være svær at forme som en vinge (hovedsejlet er stadig relativt effektiv).
  • Bred rækkevidde : Ved 135 ° tilsyneladende vind kan vingesejlet lettes på en sådan måde, at det stadig fungerer effektivt som en vinge, mens fok og hovedsejl ikke længere giver løft - i stedet præsenterer de sig vinkelret på vinden og giver kraft fra træk kun.

Referencer

eksterne links