Тактика: непростой, но необходимый манёвр
Тактика — это манёвр, используемый для движения лодки против ветра путём изменения направления зигзагом — один из самых сложных, но необходимых манёвров в парусном спорте. Хотя тактика широко распространена, движение парусов и силы ветра во время поворота до конца не изучены.
Новое исследование
Математики из Нью-Йоркского университета и Мичиганского университета взялись за решение этих вопросов. Их работа предлагает детальную характеристику поведения парусов во время различных тактических движений и с разными типами парусов.
Результаты исследования
Результаты исследования служат основой для улучшения конструкции парусов и повышения эффективности и надёжности современных автономных парусников — они жизненно важны для океанографических исследований — при изменении направления в условиях непредсказуемого ветра.
«Тактика — это больше, чем просто поворот», — объясняет Кристиана Маврояиакуму, инструктор в Институте математических наук Куранта Нью-Йоркского университета и ведущий автор статьи, опубликованной в журнале Physical Review Fluids. «Это манёвр с высокими ставками, где эффективность паруса может решить исход гонки или успех парусного путешествия в целом. Это исследование даёт морякам и инженерам новый ресурс для освоения ветра».
Профессор Мичиганского университета Сайлас Албен, соавтор статьи с Маврояиакумой, добавляет: «Было проделано много работы по оптимизации форм парусов и корпусов парусников, но многое ещё предстоит понять о взаимодействии жидкости и конструкции во время нестационарных манёвров. Тактический манёвр — это важный пример, где упрощённое моделирование может помочь нам понять основную физику».
Исследование динамики движения парусов
Исследователи изучили динамику движения парусов во время тактического манёвра: когда угол атаки паруса, или угол между ветром и хордой паруса, меняется на обратный, чтобы двигаться против ветра. При успешной тактике парус переворачивается, принимая зеркальное отражение своей первоначальной формы, в то время как при неудачной тактике парус остаётся в состоянии, близком к своей первоначальной форме.
Исследователи использовали сочетание математического моделирования и численного моделирования, чтобы лучше понять, как паруса взаимодействуют с фоновым ветром во время тактического манёвра. Они изучали, как парус движется в ветре и как ветер меняется в ответ.
В целом их расчёты показали следующее:
Исследователи добавляют, что, помимо соревновательного парусного спорта, это исследование потенциально может принести пользу автоматизированным парусным судам в различных условиях ветра.
Предоставлено Нью-Йоркским университетом