案例分析 | “顺风换舷”过程中的动态平衡

                                                                                                

顺风换舷意外
http://static.video.qq.com/TPout.swf?vid=n0363ktvefq&width=500&height=375&auto=0&auto=1
文章上面的顺风换舷操作视频，和国内大风天赛场上爆球帆的诸多案例一样，原因都是出于操作者对船舶原理的不了解。这一点无论是国内赛队还是视频上的老外水平都一样。


从帆船的设计原理上来讲，出现这类实操中情况的原因就非常清晰明白。首先帆船本身的运动是六自由度的，这意味着要想达到设计上的理想状态，每个自由度上的受力都需要按照设计时的预估状态进行风帆的调整。其次，风帆受力是帆船在运动中变数最大的因素。无论是风帆纵向的调整，还是横向的调整，根本目的都是要在帆船的运动上达到一个新的平衡。再次，从一种平衡状态调整到另一种平衡状态的过程中，如何保持这个过程里面的动态平衡才是关键因素，保证这个过程中的动态平衡的操作流程或者叫步骤程序，一步都不能错。
http://static.video.qq.com/TPout.swf?vid=t03671pdvda&width=500&height=375&auto=0&auto=1视频中的顺风换舷事故，不仅仅是风帆调整时的横向受力动态平衡，包括因为纵向平衡被破坏，然后再造成横向平衡问题。至于这个失衡状态下的受力有多大，从视频中的操作导致的船体剧烈纵摇及横摇的情况，每个人自己心里都会有个大致的概念。



这里不谈横向失衡的问题，仅仅就视频中的顺风换舷该如何操作。从原理上说，既然是顺风状态开着球帆，就意味着应该是在直行。而直行情况下，帆船本身是在一个主要向前推力和水阻力达到平衡的状态下，而此时提供前进推力最大的部分就是球帆。如果此时首先改变球帆的受力方向，那么横向的受力平衡必然会被破坏，从而造成横向失衡问题。考虑到球帆的曲度在流体力学上的影响，使得球帆上的受力远远大于球帆纵向投影面积上的简单风压。因此，保持球帆的完全纵向受力是换舷之前必须要做的准备工作。


当球帆达到完全纵向受力后，主帆此时提供的是由于风帆翼型形成的升力所分解的纵向推力，以及横向受力，并非是提供船体前进推力的主要构成部分，因此可以比球帆换舷先一步进行换舷操作。而在主帆桁换舷以后，横向受力已经发生了改变，船体本身已经在最小的横向受力情况下从原先的状态改变过来了，并达到一个新的半换舷状态下的动态平衡。此时再解除球帆的完全纵向受力，就可以在最小的横向受力变化下达到整个换舷操作的平滑过渡操作了。因此，文章视频中换舷操作的流程，可以判断出并非是什么意外换舷，而是操作流程失误。具体原因就在于，在主帆桁换舷操作之前，球帆并未出于完全纵向受力状态，此时的球帆已经提供一个横向受力，主帆在另一侧船舷提供的横向受力，二者达到视频上换舷前的动态平衡。而主帆桁换舷操作后，不仅破坏之前的这种动态平衡，而且是另外再加上一个横向受力，这种情况就和帆船在突发阵风Gust情况下的Knockdown性质完全一样。另外，视频中的预备换舷，船员的操作也不是先让球帆保持一个绝对纵向受力状态，而是试图先让球帆换舷，结果就是直接造成剧烈的纵摇和横摇。并且因为在推力构成因素中占据主导地位的球帆曲度发生改变，受力随之增加，使得球帆爆掉；


此处并不排斥在顺风竞速过程中，由于船员操作在损失速度的情况下，先进行球帆换舷的事情。同样的原因，不同速度下，球帆换舷的平滑操作，受力肯定不一样，二种情况的下的受力没有可比性。但不能据此侥幸认为，顺风换舷爆球帆就是一个大概率的偶然事故，这一点和爆前帆至今为止在众多船员头脑里面的认识是同一个道理。最后就是再次强调，帆船的实操是个技术活，经验不可少，但都要符合最基本的船舶原理。操作流程的规定，不是限制船员的主观能动性，而是保证船员在实操上不犯错的。
作者：老树，Orisun帆船设计室主任设计师  微信号：Orisun8998,欢迎探讨！


转自：赛领

                    

不知道理解的对不对，楼主意思是说先要让球帆保持所谓力学上平衡态，合力为0再换弦？防止换弦后主帆球帆合力都朝着一个方向超过帆船设计极限导致倾覆。那么疑问来了，之前所谓的平衡态如何理解？必须是先调整到正顺风且球帆和船前进方向在一天直线上么

                                                                                                

顺风换舷意外
http://static.video.qq.com/TPout.swf?vid=n0363ktvefq&width=500&height=375&auto=0&auto=1
文章上面的顺风换舷操作视频，和国内大风天赛场上爆球帆的诸多案例一样，原因都是出于操作者对船舶原理的不了解。这一点无论是国内赛队还是视频上的老外水平都一样。


从帆船的设计原理上来讲，出现这类实操中情况的原因就非常清晰明白。首先帆船本身的运动是六自由度的，这意味着要想达到设计上的理想状态，每个自由度上的受力都需要按照设计时的预估状态进行风帆的调整。其次，风帆受力是帆船在运动中变数最大的因素。无论是风帆纵向的调整，还是横向的调整，根本目的都是要在帆船的运动上达到一个新的平衡。再次，从一种平衡状态调整到另一种平衡状态的过程中，如何保持这个过程里面的动态平衡才是关键因素，保证这个过程中的动态平衡的操作流程或者叫步骤程序，一步都不能错。
http://static.video.qq.com/TPout.swf?vid=t03671pdvda&width=500&height=375&auto=0&auto=1视频中的顺风换舷事故，不仅仅是风帆调整时的横向受力动态平衡，包括因为纵向平衡被破坏，然后再造成横向平衡问题。至于这个失衡状态下的受力有多大，从视频中的操作导致的船体剧烈纵摇及横摇的情况，每个人自己心里都会有个大致的概念。



这里不谈横向失衡的问题，仅仅就视频中的顺风换舷该如何操作。从原理上说，既然是顺风状态开着球帆，就意味着应该是在直行。而直行情况下，帆船本身是在一个主要向前推力和水阻力达到平衡的状态下，而此时提供前进推力最大的部分就是球帆。如果此时首先改变球帆的受力方向，那么横向的受力平衡必然会被破坏，从而造成横向失衡问题。考虑到球帆的曲度在流体力学上的影响，使得球帆上的受力远远大于球帆纵向投影面积上的简单风压。因此，保持球帆的完全纵向受力是换舷之前必须要做的准备工作。


当球帆达到完全纵向受力后，主帆此时提供的是由于风帆翼型形成的升力所分解的纵向推力，以及横向受力，并非是提供船体前进推力的主要构成部分，因此可以比球帆换舷先一步进行换舷操作。而在主帆桁换舷以后，横向受力已经发生了改变，船体本身已经在最小的横向受力情况下从原先的状态改变过来了，并达到一个新的半换舷状态下的动态平衡。此时再解除球帆的完全纵向受力，就可以在最小的横向受力变化下达到整个换舷操作的平滑过渡操作了。因此，文章视频中换舷操作的流程，可以判断出并非是什么意外换舷，而是操作流程失误。具体原因就在于，在主帆桁换舷操作之前，球帆并未出于完全纵向受力状态，此时的球帆已经提供一个横向受力，主帆在另一侧船舷提供的横向受力，二者达到视频上换舷前的动态平衡。而主帆桁换舷操作后，不仅破坏之前的这种动态平衡，而且是另外再加上一个横向受力，这种情况就和帆船在突发阵风Gust情况下的Knockdown性质完全一样。另外，视频中的预备换舷，船员的操作也不是先让球帆保持一个绝对纵向受力状态，而是试图先让球帆换舷，结果就是直接造成剧烈的纵摇和横摇。并且因为在推力构成因素中占据主导地位的球帆曲度发生改变，受力随之增加，使得球帆爆掉；


此处并不排斥在顺风竞速过程中，由于船员操作在损失速度的情况下，先进行球帆换舷的事情。同样的原因，不同速度下，球帆换舷的平滑操作，受力肯定不一样，二种情况的下的受力没有可比性。但不能据此侥幸认为，顺风换舷爆球帆就是一个大概率的偶然事故，这一点和爆前帆至今为止在众多船员头脑里面的认识是同一个道理。最后就是再次强调，帆船的实操是个技术活，经验不可少，但都要符合最基本的船舶原理。操作流程的规定，不是限制船员的主观能动性，而是保证船员在实操上不犯错的。
作者：老树，Orisun帆船设计室主任设计师  微信号：Orisun8998,欢迎探讨！


转自：赛领

                    

不知道理解的对不对，楼主意思是说先要让球帆保持所谓力学上平衡态，合力为0再换弦？防止换弦后主帆球帆合力都朝着一个方向超过帆船设计极限导致倾覆。那么疑问来了，之前所谓的平衡态如何理解？必须是先调整到正顺风且球帆和船前进方向在一天直线上么