Wingsail - Wingsail

BMW Oracle Racing USA 17 fra America's Cup 2010 , med et stivt storseil vingeseil og en konvensjonell jib i forkant
Krefter på en ving (grønn = løft, rød = drag).

Et vingeseil , to- skinns seil eller dobbelt skinn seil er en aerodynamisk struktur med variabel kamre som er montert på et marint fartøy i stedet for konvensjonelle seil . Vingsegler er analoge med flyvinger , bortsett fra at de er designet for å gi heis på hver side for å imøtekomme å være på begge tak . Mens vingene justerer kamene med klaffene , justerer vingeseilene kamene med en fleksibel eller skjøtet struktur (for harde vingeseil). Vingsegler er vanligvis montert på en ikke-utstøttet bjelke - ofte laget av karbonfiber for letthet og styrke. Vingeseilens geometri gir mer løft og bedre forhold mellom løft og drag enn tradisjonelle seil. Vingeseil er mer komplisert og dyrere enn konvensjonelle seil.

Introduksjon

Toppen av vingen på en Oracle AC45 racing katamaran

Vingsegler er av to grunnleggende konstruksjoner som skaper en bæreflate, "myk" og "hard", begge montert på en ustoppet roterende mast. Mens harde vingeseil er stive konstruksjoner som kun lagres når de fjernes fra båten, kan myke vingeseil rulles eller stues om bord.

L. Francis Herreshoff var pioner i en forløperrigg som hadde sving og hoved , hver med et to-lags seil med forkanter festet til en roterende bjelke. C-klasse katamaranklasse har eksperimentert og raffinert vingeseil i racing sammenheng siden 60-tallet. Engelskmannen John Walker utforsket bruken av vingeseil i lasteskip og utviklet den første praktiske applikasjonen for seilbåter på 1990-tallet. Vingsegler har blitt brukt på små fartøy, som Optimist-jolle og Laser , på cruisebåter, og spesielt på høyytelses multihull racing-seilbåter, som USA-17 . Det minste håndverket har en enhetsfløy som trappes manuelt. Cruiserigger har en myk rigg som kan senkes når den ikke er i bruk. Rigger med høy ytelse er ofte satt sammen av stive komponenter og må trappes (installeres) og ikke tråkkes av utstyr på land.

Kamberjustering

Tverrsnitt av en aerofoil som viser camber line.

Vingeseil skifter camber (asymmetrien mellom topp- og bunnflatene på aerofoil ), avhengig av tak og vindhastighet. Et vingeseil blir mer effektivt med større krumning på medvindssiden . Siden vindsiden forandrer seg med hver takking, må også seilkrumning endres. Dette skjer passivt på et konvensjonelt seil, ettersom det fylles ut med vind på hvert tak. På et vingeseil krever en endring i camber en mekanisme. Wingsails skifter også camber for å justere for vindhastighet. I et luftfartøy, flaps øke camber eller krumningen av vingen, at høyeste løftkoeffisient -den løft en vinge kan generere-ved lavere lufthastighet (hastighet av luften som passerer over det). Et vingeseil har det samme behovet for justering av camber, ettersom vindhastigheten endres - en rettere camber-krumning når vindhastigheten øker, mer buet når den avtar.

Mekanismer for justering av camber er like for myke og harde vingeseil. Hver av dem bruker uavhengige ledende og etterfølgende bæreplatesegmenter som er justert uavhengig for camber. Mer sofistikerte rigger tillater variabel justering av camber med høyde over vannet for å gjøre rede for økt vindhastighet.

Sammenligning med konvensjonelle seilrigger

Tilstedeværelsen av rigging, som støtter masten til en konvensjonell for- og akterrigg, begrenser seilgeometrien til former som er mindre effektive enn vingeseglets smale akkord . Konvensjonelle seil er imidlertid enkle å justere for vindhastighet ved reefing . Vingsegler er vanligvis et fast overflate. Konvensjonelle seil kan lett rulles; noen fleksible vingeseil kan slippes når de ikke er i bruk; stive vingeseil må fjernes når eksponering for vind er uønsket.

Seilpunkter

Nielsen oppsummert virkningsgradene wingsails, sammenlignet med konvensjonelle seil, for forskjellige steder av seil , som følger:

  • Bidevind : Ved 30 ° relativ vind , har vingeseilet en 10-graders angrepsvinkel og mer løft , sammenlignet med konvensjonelle seil plan og dens angrepsvinkler på 15 ° til utliggeren og 20 ° for storseilet.
  • Bjelke rekkevidde : Ved 90 ° relativ vind, den vingeseilet, plassert på tvers av båten, fungerer effektivt som en vinge, og gir videre løft, mens utliggeren på konvensjonelle seil plan lider fra å være vanskelig å forme som en vinge (storseilet er fremdeles relativt effektiv).
  • Bred rekkevidde : Ved 135 ° tilsynelatende vind kan vingeseilet lettes på en slik måte at det fremdeles fungerer effektivt som en vinge, mens fok og hovedseil ikke lenger gir løft - i stedet presenterer de seg vinkelrett på vinden og gir kraft fra bare dra.

Referanser

Eksterne linker