Вымпельный ветер

Вымпельный ветер

Начало тут

В кайтовом обиходе часто используются термины и выражения типа: кайт лучше нарезает, идет острее, обладает мясной тягой, имеет больше тяги с места. Естественно любой кайт мы можем субъективно наделить одной из этих характеристик. Попробуем разобраться благодаря каким конструктивным особенностям проявляются различия в тяге этих кайтов.

Для понимания процесса эффективного извлечения тяги нужно разобраться с понятием — вымпельный ветер.

1. Допустим мы находимся в неподвижной лодке. Истинный (природный) ветер дует со скоростью 10 м/с.

Истинный ветер

Истинный ветер

2. Мы разворачиваем нос вполветра и начинаем двигаться, к сожалению истинный ветер стихает до 0. Но мы продолжаем движение и набираем скорость 10 м/с.

При этом нам в лицо дует встречный ветер равный скорости движения.

Встречный ветер

Встречный ветер

3. Представим, что в этот момент вновь начинает дуть истинный ветер с того же направления и с той же силой.Чувствовать мы будем не два ветра одновременно, а один, который и называется — вымпельный, слагемый из истинного и встречного.

Вымпельный ветер

Вымпельный ветер

Двигаться под кайтом мы можем, в первую очередь, за счет подъемной силы, которая напрямую связана со скоростью набегающего потока.

Сила вымпельного ветра наглядно показана с помощью правила параллелограмма. И даже невооруженным взглядом мы видим, что она больше истинного и равна 14 м/с (вспоминаем теорему Пифагора).

Из чего следует, что тяга в движении явно больше, чем в статике.

Далее… Сделаем небольшое допущение и будем считать ширину ветрового окна равную 180 градусам. Соответсвенно кайт в краю окна будет находиться под углом 90 градусов относительно ветра который дует в системе:

— в статике относительно истинного ветра

Ветровое окно в статике

Ветровое окно в статике

— в движении относительно вымпельного ветра. На этом рисунке мы видим как кайт зашел вглубь ветрового окна относительно истинного ветра.

Ветровое окно в движении

Ветровое окно в движении

Теперь пойдем дальше и дадим задание кайтеру увеличивать скорость на курсе галфвинд (вполветра) до предельно возможного. Сразу скажу, что на кайте превысить скорость ветра возможно в 2,5 раза и то не на галфвинде, а на крутом бакштаге. Почему нельза разгоняться бесконечно? Потому что есть: сила трения снаряда скольжения о поверхность, лобовое сопротивление тушки и кайта.

Как увеличить предельную скорость?

Во-первых уменьшаем силу трения — зимой , берем лыжи бОльшей длины, мажем их высокофтористым парафином, летом наоборот уменьшаем площадь смоченной поверхности и используем борд для спидрейса.

Во-вторых берем кайт с наибольшим аэродинамическим качеством (об этом ниже).

В-третьих, работаем над сопротивлением силе дрейфа — берем лыжи с длинным кантом, борд с длинными плавниками, улучшаем стойку, качаем ноги.

Допустим кайтер превысил скорость ветра в 2 раза. Угловые параметры движения получатся такие:

Угловые параметры

Угловые параметры

Рано или поздно сила дрейфа возрастет настолько, что кайтер не сможет удерживать курс галфвинд.

Сила дрейфа — сила перепендикулярная направлению движения.

Возьмем кайтера из прошлого примера, дадим ему другой кайт и в тех же условиях попросим разогнаться до предела. Может получится следующее:

Разница угла бета

Разница угла бета

Скорость кайтера на красном кайте оказалась меньше, чем на черном. Угол бета у красного наоборот больше, чем у черного. То есть сила дрейфа у красного явно больше, чем у черного.

Вернемся к нашим субъективным ощущениям — красный кайт нам покажется более тяговитым, имеющим мясную тягу или большую тягу с места. Черный кайт может показаться малотяговитым, пустым, для получения необходимой тяги его нужно разогнать. Неопытные кайтеры на нем не смогут стартовать из воды. Зато опытные кайтеры назовут его острым и быстрым.

Кстати были случаи когда бордеры на мясных кайтах обгоняли в гонке лыжников. Дело в состоянии поверхности, если снег мягкий и глубокий, то лыжнику по колено в снегу на остром кайте не удасться разогнаться до оптимального вымпельного ветра, а бордер наоборот за счет бОльшей площади снаряда скольжения и мясной тяги кайта выйдет на глиссер.

Продолжим.

Сила дрейфа напрямую зависит от лобового сопротивления, а лобовое сопротивление от толщины профиля крыла и проекционной площади тушки кайтера.

Теперь введем понятие аэродинамического качества — отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению. Для простоты понимания вернемся к самолетам. Сколько пролетит самолет с выключенным двигателем? На данный момент пассажирские лайнеры имеют значения качества равные 12 — 18. Это означает, что на 1 км потери высоты самолет горизонтально пролетит 12 — 18 км. А сколько пролетит кирпич?)))

Получается что черный кайт обладает лучшим аэродинамическим качеством, чем красный.

Каковы слагаемые аэродинамического качества кайта?

1. Толщина профиля — как и везде надо стремиться к оптимуму. Более толстые профиля имеют бОльшую подъемную силу, но и бОльшее лобовое сопротивление. На практике получается следующее — в слабые ветра горбатые профиля тянут чуть лучше, в сильные ветра лучше использовать тонкие профиля. На курсе бейдевинд лучше тонкий профиль, на бакштаге толстый.

2. Удлинение — кайты с бОльшим удлинением имеют лучшее качество.

3. Качество поверхности — чем менее гладкая шкура кайта, тем хуже качество.

4. Передний баллон — естественно ухудшает качество. Поэтому парафойлы тут выигрывают. Но у парафойлов есть воздухозаборники, которые также ухудшают качество.

5. Развитая подкупольная расстроповка увеличивает лобовое сопротивление.

6. Арочность — чем меньше арочность, тем лучше качество.

Примерно понимая все это, можно выбирать кайт под свои цели и задачи.

И напоследок приведу пару диаграмм с реальными гоночными скоростями и углами. Где вы можете видеть, что ветер в движении нам дует всегда в лицо. Так называемый вмордувинд)

Вымпельный ветер на лавировке

Вымпельный ветер на лавировке

Вымпельный ветер на полных курсах

Вымпельный ветер на полных курсах

Morpheus