Navegación: ¿Cuál es la teoría detrás del recorte de la sección más alta de una vela mayor en algunos veleros de regata modernos, dejando el corte de la tubería principal paralelo a la pluma o la plataforma?

Answer 1

En realidad, hay una serie de cosas interesantes en juego aquí. En primer lugar, cualquier cosa con diseño de vela implica compensaciones. Velocidad versus resistencia, aceleración vs potencial de velocidad máxima, rendimiento teórico versus facilidad de ajuste (y, por lo tanto, capacidad para alcanzar el rendimiento teórico máximo), etc.

La razón es que este perfil “cortado” (conocido por los veleros como “cucarachado” o que tiene mucho “cucaracha”) se aproxima más a un perfil elíptico , que se ha demostrado que es un buen equilibrio de una serie de compensaciones:

1. Alta relación de elevación a arrastre . Como se menciona en la respuesta de Jon Goldsmith, una forma triangular induce vórtices de punta de ala que aumentan la resistencia. Se ha encontrado una forma elíptica para crear la menor cantidad de vórtices de punta de ala. De hecho, esta es la razón por la cual la mayoría de los aviones de hélice tienen una forma “elíptica”: eche un vistazo a las alas de los aviones de baja velocidad y compárelo con una vela de velero de alta tecnología y verá un extraño parecido.
2. Bajo centro de esfuerzo . Imagine que dos velas crean una cantidad similar de elevación cuando se golpea hacia barlovento. Tienen la misma longitud de pluma, pero uno tiene un mástil más alto y una vela mayor en forma triangular, el otro tiene un mástil más bajo y una vela mayor fuertemente rocada. Más de la elevación generada en la vela fuertemente escarpada será menor, por lo que el “centro de esfuerzo” en esta vela será menor. Levantar una vela que avanza hacia barlovento crea una fuerza de inclinación lateral que ralentiza el avance del barco hacia barlovento; Para la misma cantidad de elevación, la vela fuertemente cucaracha tendrá menos momento de inclinación.
3. Alta relación de aspecto . Después de leer el n. ° 2 (e ignorar el n. ° 1), puede preguntar, ¿por qué no simplemente bajaría el centro de esfuerzo alargando el brazo y acortando el mástil, manteniendo la vela mayor triangular? La razón es que es útil tener una “relación de aspecto” alta, por ejemplo, relación de altura de vela a ancho de vela. La vela de alta relación de aspecto más alta / delgada (en comparación con una vela de baja relación de aspecto más gruesa / más corta) es más rápida de acelerar y tiene, para una cantidad fija de elevación, menor resistencia. El punto de aceleración es crítico: los veleros rara vez alcanzan un estado equilibrado; por lo general, se ajustan constantemente a ligeros cambios de dirección del viento, chocan en olas, etc. Por lo tanto, la capacidad de la vela para acelerar rápidamente hasta su máximo es importante.

Uno podría entrar en mucha más ciencia en todos los puntos anteriores, pero espero que eso dé una idea general.

Answer 2

El recorte le brinda MÁS área de navegación para la misma altura del mástil , no menos. Se agrega un listón [2] a la parte superior de la vela, donde actúa como un gaff (o pequeño boom) en la parte superior. Aquí está el nuevo catamarán Nacra 17 de clase olímpica.

¿Ves la línea roja que dibujé? Sin los listones y la vela con clip, tendrías que renunciar a toda el área de vela a la izquierda. Y más vela siempre es mejor. [1]

A modo de comparación, aquí hay una vieja balandra con fallas, el volumen de negocios. Tiene un plan de navegación comparable al del catamarán de Nacra. Hay mucha fuerza sobre el aguilón en la parte superior de la vela, por lo que el mástil debe extenderse más alto y se utiliza una línea desde la parte superior del mástil hasta el aguilón para sostenerlo.

Dibujé la línea roja nuevamente para mostrar cómo el uso de la garra aumenta sustancialmente el área de la vela. Los listones se utilizan para sostener el borde exterior de la vela, al igual que el Nacra.

Aun así, el volumen de negocios de 17 pies tiene una vela muy modesta de 122 pies cuadrados.

El Nacra de 17 pies tiene 200 metros cuadrados de vela (principal y foque) más 210 pies cuadrados en el spinnaker.

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[1] El Nacra 17. Nicola Girke (tripulación), Atleta femenina del año 2012 y tres veces marinero olímpico canadiense, con Luke Ramsay (patrón), que corrió para Canadá en la clase 470 en los Juegos Olímpicos de 2012.

[2] Listones: los listones son varillas delgadas y flexibles hechas de ballenas, madera o plástico de hoy en día, que se deslizan en un bolsillo cosido en el borde exterior de la vela para brindar soporte. Por lo general, son más o menos horizontales. Pueden deslizarse solo en parte, como el volumen de negocios; o pueden ir desde el borde exterior hasta el mástil, como el Nacra.

Answer 3

Las velocidades del viento tienden a ser más rápidas cuanto más alto va, por lo que tener más área de navegación allí es una ganancia neta en general. Esto ha sido común en el windsurf durante bastante tiempo y, a medida que los materiales han mejorado, también es factible para los barcos.

Answer 4

Ya hay excelentes respuestas, pero para retroceder un momento y responder a su pregunta tal como la hizo, debe ajustar la forma en que mira la vela (en relación con la altura del mástil). En lugar de estar “recortado” como sugiere, donde el mástil de un barco dado puede haber estado más alto antes, el mástil tiene la misma altura y el corte de la vela, con el listón diagonal que soporta más área de vela para obtener más potencia.
Ahora, vea la publicación de Viola … ¡Me encanta que Hugo Boss también demuestre esto en el fondo de la imagen de Nacra!

Answer 5

Hay un par de puntos que quiero agregar:

• El extremo puntiagudo de una vela tradicional tiene un solo propósito: un lugar para atar una driza para izar el resto de la vela en el mástil. No proporciona ninguna fuerza motriz.
• Las velas de tela tradicionales, incluso con listones de profundidad completa, son demasiado flexibles para alcanzar la máxima eficiencia. La basura china clásica con listones de profundidad completa es una maravilla de diseño: cada listón se puede ajustar de forma independiente hasta cierto punto, pero dicho aparejo es complejo y no es adecuado para carreras de corta duración.
• Las velas modernas para regatas son mucho más rígidas que las tradicionales, por las mismas razones de ingeniería que los aviones no están cubiertos de tela, son mucho más eficientes.

El problema con las velas verdaderamente rígidas es que solo son buenas en una tachuela (viento de un lado), por lo que las velas con alas son una solución. Si estoy viendo bien, las velas de CA parecen estar articuladas aproximadamente paralelas al mástil, no son perfectas, pero no están en mal estado.

Answer 6

Se trata de lograr un perfil de ala óptimo. Una vela es solo un ala blanda vertical, cuanto más se acerque el perfil a una lámina de acorde uniforme de alta relación de aspecto, más eficiente será. Todos los otros efectos beneficiosos enumerados aquí son auxiliares. La forma triangular tradicional no es para nada eficiente; el triángulo en el mástil excita grandes vórtices de ‘punta de ala’ que agregan mucha resistencia. Es solo un diseño más fácil de construir.

Por supuesto, las velas de vela en los AC72 son solo una evolución de la vela suave. Tienen un arrastre significativamente menor de parásitos y en realidad se controlan más fácilmente en algunos aspectos; Las cargas en la estructura son realmente internas al ala y, como resultado, el recorte requiere mucha menos fuerza.