Способ имитации момента аэродинамической силы парусного вооружения Советский патент 1992 года по МПК G09B9/06 

-Изобретение относится к способам реализации условий тренировки яхтсменов на берегу.

В естественных условиях на наветренной и подветренной сторонах парусного вооружения образуются области повышенного и пониженного давления. Эта разность давлений приводит к появлению системы сил. Равнодействующая аэродинамическая сила F приложена в центре парусности парусного вооружения, расположенном на расстоянии Н от оси мачты парусного судна (от места крепления передней шкаторины паруса). Равнодействующая конкретного паруса направлена по нормали к хорде паруса и зависит от скорости ветра V и угла атаки, а Определяется равнодействующая аэродинамическая сила по формуле

F C( a)-V2-S-0,0625,(1)

где S -площадь паруса;

С( а ) - коэффициент равнодействующей аэродинамической силы.

На борту парусного судна при его равномерном движении спортсмен силу F ни через такелаж, ни непосредственно не ощущает.

Сила F на плече Н образует вращательный момент силы вокруг оси мачты

M F-H.(2)

Этот момент реализуется на горизонтальном рангоуте парусного судна, восприVI ю со ел VI

о

нимается и уравновешивается мышечными усилиями спортсмена через бегущий такелаж (гика-шкоты) либо непосредственно - при управлении виндсерфером. Одной из задач спортсмена при управлении парус- ным судном является правильная оценка величины и направления силы F по величине момента М, углу атаки аи углу его установки (углу установки гика относительно продольной плоскости). Это необходимо для того, чтобы, изменяя угол атаки и угол установки гика, полезную составляющую равнодействующей аэродинамической силы (силу тяги) сделать максимальной.

Известен способ имитации момента равнодействующей аэродинамической силы при помощи искусственного ветрового потока, создаваемого осевым вентилятором.

Недостатком данного способа следует считать необходимость в специальном доста- точно большом помещении, а также то, что вентилятор создает поток воздуха вформе вихря, что не соответствует струйному обтеканию воздушным потоком передней части парусного вооружения в естественных условиях.

Известен способ имитации момента аэродинамической силы на рангоуте парусного судна, в котором нагрузку на рангоуте (гике) создают в форме силы, которую формируют с помощью мышечных усилий тренера и через рычаг нагрузочного устройства, блок и две гибкие тяги прикладывают к концам гика. При этом точка крепления мачты на корпусе парусного судна лежит на оси вращения корпуса относительно неподвижного основания тренажера.

Однако, этот способ обладает рядом недостатков.

Цель изобретения - приближение условий имитации момента аэродинамической силы парусного вооружения к реальным.

Поставленная цель достигается тем, что корпус парусного судна устанавливают на неподвижном основании тренажера с возможностью его вращения вокруг вер- тикальной оси и передают имитируемую аэродинамическую нагрузку от нагружающего устройства на основной рангоут парусного судна посредством гибкой тяги, при этом один конец гибкой тяги направляют по нормали к хорде паруса и закрепляют на дополнительном рангоуте посредством шарнира в точке, соответствующей центру парусности парусного вооружения, другой конец гибкой тяги соединяют с нагружаю- щим устройством, причем дополнительным рангоутом соединяют свободный конец гика и верхний конец мачты, затем задают скорость ветра относительно неподвижного

основания тренажера и направление ветра относительно базового направления, измеряют курсовой угол (р между продольной плоскостью корпуса парусного судна и базовым направлением, измеряют угол у установки гика относительно продольной плоскости корпуса, определяют угол атаки а парусного вооружения по формуле а ty - p-y, после чего определяют равнодействующую аэродинамическую силу с учетом коэффициента аэродинамической силы для конкретного типа паруса и формируют нагружающим устройством аэродинамическую нагрузку, пропорциональную этой силе, причем вертикальная ось, вокруг которой имеет возможность вращаться корпус парусного судна, проходит через центр бокового сопротивления корпуса.

Устройство реализующее предлагаемый способ, изображено на чертеже.

Устройство содержит корпус 1 парусного судна, вертикальную ось 2, дополнительный рангоут 3, гик 4, мачту 5, шарнир 6, гибкую тягу 7, направляющий блок 8, нагружающее устройство 9, задатчик 10 скорости ветра, задатчик 11 направления ветра, датчик 12 угла разворота корпуса парусного судна относительно неподвижного основания, датчик 13 угла установки гика относительно корпуса парусного судна, сумматор 14, блок 15 нелинейности, блок 16 возведения в квадрат, блок 17 умножения и усилитель 18 мощности;

Предлагаемый способ осуществляется следующим образом.

Корпус 1 парусного судна, например виндсерфера, закрепляют на неподвижном основании тренажера с возможностью его вращения вокруг оси 2, проходящей через центр бокового сопротивления корпуса судна. Рангоут 3 выполняют, например, в форме острого угла, конец длинной стороны которого соединяют со свободным концом гика 4, а конец короткой закрепляют на верхнем конце мачты 5. Вершину угла размещают в центре парусности и в ней закрепляют шарнир 6, к которому присоединяют один конец гибкой тяги 7. Другой конец гибкой тяги через систему направляющих блоков 8 соединяют с нагружающим устройством 9. В качестве нагружающего устройства может быть применен реверсивный управляющий электропривод.

Затем задают задатчиком 10 относительно неподвижного основания тренажера скорость ветра, а задатчиком 11 - его направление относительно базового направления - угол ip ; измеряют датчиком 12 курсовой угол р - угол разворота корпуса

паруснсго судна относительно базового направления; измеряют датчиком 13 угол установки гика относительно корпуса - угол у определяют в сумматоре 14 угол атаки парусного вооружения относительно направ- ления ветра по формуле ; определяют в блоке 15 коэффициент аэродинамической силы С( а) по поляре конкретного паруса; определяют с помощью блоков 16 и 17 равнодействующую аэро- динамической силы по формуле (1); формируют усилителем 18 пропорционально равнодействующей аэродинамической силе управляющий ток реверсивного управляющего электропривода; электро- приводом на втором конце гибкой тяги 7 формируют нагружающую силу, пропорциональную равнодействующей аэродинамической силе, которая гибкой тягой передается на дополнительный ренгоутЗ в центре парусности парусного вооружения; в результате на рангоуте реализуют момент, имитирующий момент аэродинамической силы, равный (2).

Расположение точки крепления гибкой тяги на шарнире к дополнительному рангоуту выше конца мачты обеспечивает свободный разворот рангоута вокруг точки приложения силы либо его разворот вокруг оси мачты.

Формула изобретения Способ имитации момента аэродинамической силы парусного вооружения, заключающийся в установке корпуса парусного судна на неподвижном основании тренаже- ра с возможностью вращения его вокруг

вертикальной оси и передаче аэродинамической нагрузки от нагружающего устройства на основной рангоут парусного судна посредством гибкой тяги, отличающий- с я тем, что, с целью приближения условий имитации момента аэродинамической силы парусного вооружения к реальным, один конец гибкой тяги направляют по нормали к хорде паруса и закрепляют на дополнительном рангоуте посредством шарнира в точке, соответствующей центру парусности парусного вооружения, другой конец гибкой тяги соединяют с нагружающим устройством, при этом дополнительным рангоутом соединяют свободный конец гика и верхний конец мачты, затем задают скорость ветра относительно неподвижного основания тренажера и направление VBeTPa относительно базового направления, измеряют курсовой угол (р между продольной плоскостью корпуса парусного судна и базовым направлением, измеряют угол у установки гика относительно продольной плоскости корпуса парусного судна, определяют угол атаки а парусного вооружения по формуле ip - (f - у .после чего определяют равнодействующую аэродинамическую силу с учетом коэффициента аэродинамической силы для конкретного типа паруса и формируют нагружающим устройством нагрузку, пропорциональную этой силе, причем вертикальная ось, вокруг которой имеет возможность вращаться корпус парусного судна, проходит через центр бокового сопротивления корпуса.

ЯТЯТТЯТтТЯ

Изобретение относится к способам реализации условий тренировки яхтсменов на берегу. Цель изобретения - приближение условий имитации момента аэродинамической силы парусного вооружения к реальным. При формировании момента аэродинамической силы корпус 1 парусного судна закрепляют на вертикальной оси 2 тренажера с возможностью его вращения в горизонтальной плоскости вокруг этой оси, причем ось 2 проходит через центр бокового сопротивления корпуса 1. Один конец гибкой тяги 7 направляют по нормали к хорде паруса и закрепляют на дополнительном рангоуте 3 посредством шарнира 6 в точке, соответствующей центру парусности парусного вооружения, другой конец соединяют с нагружающим устройством 9, затем относительно неподвижного основания тренажера задают скорость ветра и его направление относительно базового направления, измеряют курсовой угол между продольной осью корпуса 1 и базовым направлением, измеряют угол установки гика 4 относительно продольной плоскости корпуса, определяют угол атаки парусного вооружения и коэффициент аэродинамической силы, после чего формируют равнодействующей аэродинамической силе. 1 ил. со с