Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Подветренный фольгой на паруснике для уменьшения крена.
Фольга Брюса – это разновидность подветренного шверта, состоящая из фольги, обычно установленной на аутригере и всегда расположенной под углом для создания как боковой, так и вертикальной силы. Она была изобретена Эдмондом Брюсом в начале 1960-х годов и впервые опубликована в издании "Аматорского яхтенного исследовательского общества" в апреле 1965 года.
Leeward foil on a sailboat to reduce heeling
A Bruce foil is a variant of the leeboard, consisting of a foil typically mounted on an outrigger and always set at an angle to provide both lateral and vertical force. It was invented by Edmond Bruce in the early 1960s, and first published in the Amateur Yacht Research Society publication in April 1965.
Теория
Почти все методы, увеличивающие сопротивление боковому движению, также вызывают крен, возникающий из-за дисбаланса сил, действующих на паруса, высоко над ватерлинией, и бокового сопротивления, создаваемого килем или другим подводным крылом под ватерлинией. Возникающий крутящий момент заставляет корпус крениться, пока сила плавучести корпуса не создаст достаточный противодействующий крутящий момент для уравновешивания силы крена. Ограниченная плавучесть корпуса, таким образом, ограничивает величину силы, которую парус может эффективно использовать. Одно из решений этой проблемы – привести в соответствие силы, создаваемые парусом и подводным крылом, максимально компенсируя крутящий момент и, следовательно, уменьшая крен. Существует два подхода к решению этой задачи: наклонная мачта и крыло Брюса.
Nearly all methods that increase resistance to sideways movement also cause heeling, the leaning produced by the imbalance of the forces on the sails, high above the waterline, and the sideways resistance, generated by the centerboard or other foil below the waterline. The resulting torque causes the hull to heel until the buoyancy of the hull provides sufficient torque to balance the heeling force. The limited buoyancy of the hull therefore limits the amount of force that the sail can effectively produce. One solution to dealing with this limit is to bring the forces generated by the sail and the underwater foil into alignment, canceling as much of the torque as possible and thus reducing the amount of heeling. Two approaches to this have surfaced one being the inclined rig, and the other the Bruce foil.
Реализация
Фульга Брюса снижает крутящий момент, выдвигая фольгу далеко от центральной линии корпуса и наклоняя ее так, чтобы перпендикулярная линия, проходящая через центр подводной части фольги, пересекала центр давления парусов. Как и традиционный киль-центрборд, фульга Брюса обычно имеет симметричную конструкцию, например, серия NACA 00xx, которая использует подветренное скольжение корпуса для обеспечения угла атаки, необходимого для создания подъемной силы. При установке на подветренной стороне фульга Брюса создает подъемную силу вверх в дополнение к поперечной силе, а при установке на наветренной стороне – силу вниз. Фульги Брюса могут устанавливаться парами, по одной с каждой стороны, как это делается в некоторых конструкциях тримаранов. В этом случае подветренная фульга работает совместно с подветренной балкой (амой) для создания подъемной силы, а наветренную фульгу можно убирать для снижения сопротивления. В состоянии равновесия сила, создаваемая фульгой, и сила паруса всегда будут сбалансированы, поэтому опрокидывание теоретически невозможно, но на практике это не так. Поскольку сила фульги зависит от движения корпуса в воде, а сила паруса – от ветра, обтекающего парус, резкие изменения скорости или направления ветра могут нарушить баланс фульги и вызвать крен. Кроме того, фульга на наветренной стороне представляет собой нестабильную ситуацию, поскольку любое поднятие фульги над водой, вызванное креном или воздействием волн, приведет к уменьшению силы, направленной вниз, что потенциально может привести к опрокидыванию. Фульга на подветренной стороне обеспечивает большую устойчивость, поскольку потеря подъемной силы заставит фульгу вернуться в воду.
A Bruce foil reduces torque by moving the foil far out from the centerline of the hull, and angling it so that a perpendicular line through the center of the underwater portion of the foil will intersect the center of pressure of the sails. Like a traditional centerboard, the Bruce foil is generally a symmetric design, such as the NACA 00xx series, which relies on the leeward slip of the hull to provide the angle of attack needed to generate lift. When mounted on the lee side, the Bruce foil generates an upwards lift in addition to lateral force, and when mounted on the windward side, it generates a downwards force. Bruce foils can be mounted in pairs, one on each side, as used in some trimaran designs. In this case, the leeward foil works in conjunction with the leeward ama to provide lift, and the windward foil can be retracted to reduce drag. At equilibrium, the force from the foil and the sail will always be balanced, so capsize should be impossible, but in practice that is not the case. Since the foil's force is relative to the hull's movement through the water, and the sail's force is relative to the wind moving past the sail, sudden changes in wind speed or direction can unbalance the foil and cause heeling. In addition, a foil on the windward side presents an unstable situation, since any lifting of the foil out of the water, by mechanisms such as heeling or wave action, will result in reduced downwards force, potentially leading to capsize. A lee foil provides more stability, as loss of lift will force the foil back into the water.
Преимущества и недостатки
Основным преимуществом по сравнению с типичным килем-опускателем или бортовым килем является то, что крыло Брюса позволяет парусам оставаться почти вертикальными и сохранять полную силу ветра, доступную для приведения судна в движение, без необходимости смещения веса экипажа. Основным недостатком является то, что паруса остаются вертикальными и сохраняют полную силу ветра, а не снижают мощность при увеличении крена, как это происходит с традиционными крыльями. Крыло Брюса также создает повышенное сопротивление из-за вертикальной составляющей силы, а также рыскающую силу из-за нецентрального расположения крыла, что может потребовать модификации системы управления для компенсации.
The main advantages over a typical centerboard or leeboard is that the Bruce foil allows the sails to remain nearly upright and keep the full force of the wind available to drive movement without the crew needing to move their weight. The main disadvantage is that the sails remain upright and keep the full force of the wind available, rather than depowering with increasing angle of heel as happens with traditional foils. The Bruce foil also produces increased drag as a result of the vertical component of force, as well as a yawing force due to the off center placement of the foil, which may require alteration of the steering system to compensate.