Физика превращения в лодке

Question

Я пишу небольшой симулятор лодки (парусник под парусом, а не под парусом). У этого есть руль и киль, и у меня есть большая часть физики, работающей для тяги и сопротивления. Я смоделировал сопротивление через лодку, чтобы быть выше, чем вдоль лодки, чтобы уменьшить боковое скольжение.

Однако это не совсем правильно. Прав ли я, говоря, что киль не только будет оказывать сопротивление, но и будет способствовать прохождению лодки через поворот, направляя воду?

Окончательная модель не должна быть научно точной, она просто должна «чувствовать» себя как лодку.

Любые указатели будут с благодарностью.

С наилучшими пожеланиями и заранее спасибо.

Dave

<Ч />

РЕДАКТИРОВАТЬ (Первоначально опубликовано в качестве ответа ОП)

ОК, понял, что мне не хватает гидродинамического «подъема», генерируемого килем. Похоже, он действует как парус под водой и генерирует вектор силы, пропорциональный потоку воды над ним и углу этого потока. Вектор силы находится в направлении, противоположном движению воды через киль, и в направлении, указанном лодкой. Теоретически это должно уменьшить боковое скольжение, а также тянуть лодку через поворот.

Был бы признателен, если бы кто-нибудь, кто знает об этом материале, мог бы добавить ответ, который имеет смысл моего базового понимания. Я пытаюсь отогнать это до формулы, которая связана с направлением, на которое указывает лодка, и с направлением и скоростью движения лодки.

---

ОК, понял, что мне не хватает гидродинамического «подъема», генерируемого килем. Похоже, он действует как парус под водой и генерирует вектор силы, пропорциональный потоку воды над ним и углу этого потока. Вектор силы находится в направлении, противоположном движению воды через киль, и в направлении, указанном лодкой. Теоретически это должно уменьшить боковое скольжение, а также тянуть лодку через поворот.

Был бы признателен, если бы кто-нибудь, кто знает об этом материале, мог бы добавить ответ, который имеет смысл моего базового понимания. Я пытаюсь отогнать это до формулы, которая связана с направлением, на которое указывает лодка, и с направлением и скоростью движения лодки.

Answer 1

Когда корпус водоизмещающего корпуса кренится в одну сторону (т. Е. К подветренной стороне), он заставляет лодку поворачивать в противоположном направлении (т. Е. К наветренной стороне); Мне сказали сделать с контуром смачиваемой области. Я не думаю, что киль вызывает подъем, потому что угол атаки через воду практически не меняется.

Таким образом, когда лодка поворачивает, она кренится наружу под действием центробежной силы (центростремительная сила действует ниже центра масс, поэтому есть момент, который наклоняет лодку наружу), и это изменяет форму корпуса в воде таким способ, которым он поворачивает лодку немного быстрее.

Еще один фактор, если лодка находится под напряжением, это то, что парусный привод обычно находится прямо перед рулем, что позволяет вектору тяги, когда мытье ударяет по рулю (т.е. когда двигатель движется вперед, после задержки в 1/2 секунды или около того).

Answer 2

Обратите внимание, что некоторые компоненты гидродинамической силы на корпусе (и руле направления) пропорциональны квадрату скорости. И погрузка груза имеет решающее значение для стабильности рулевого управления. Например, если наклонить нос глубже, рулевое управление станет более неустойчивым, и наоборот, увеличение веса на корме затруднит поворот судна.

Answer 3

В конечном счете, факторами, влияющими на управление корпусом водоизмещения, будут расстояние от руля до центра масс (простое плечо); центр тяги (впереди или сзади центра масс); форма и глубина смачиваемой поверхности (что повлияет на давление и расход); скорость (которая повлияет на импульс и динамическое давление); размер и форма руля (который будет определять склонность к развороту); и направление прикладываемой тяги после начала поворота.

Если предположить, что расстояние от руля до центральной массы примерно вдвое меньше длины ватерлинии, руль жестко преодолен, а центр тяжести находится над центром плавучести, судно, скорее всего, будет отклоняться от поворота за борт. центр, как ее лук, отклоненный от ее первоначального курса, встречает наклонное сопротивление, и ее масса пытается продолжить в первоначальном направлении. Если она привинчена, она будет вынуждена продолжать смещение, подобно тому, как карандаш, уравновешенный на кончике пальца, будет наклоняться быстрее, когда он начнет наклоняться. Немного меньшее давление на внутренний лук поможет повороту. Хотя верно то, что задняя часть корпуса будет иметь тенденцию сопротивляться повороту, скорость жидкости, проходящей через боковую сторону, будет больше, поскольку по сравнению с исходным курсом она имеет большее расстояние, чем внутренняя. Кроме того, корпус корпуса на внутренней стороне отводит от проходящей мимо жидкости, которая, устремляясь, чтобы заполнить пространство, помогает толкать корму в требуемом направлении. Что касается киля типа глубокого плавника, если пятка будет объявлена, внешняя поверхность поможет повернуть корпус к центру, а обратная сторона будет испытывать небольшое всасывание к центру поворота.

Если кто-то отступает от курса, то ход будет быстрее. Если поддержать двигатели, «огорчению» будет оказано сопротивление, и поворот будет менее резким. Для парохода, когда начинается поворот, уже слишком поздно: оставьте двигатели в покое. Это то же самое, что торможение и рулевое управление автомобилем: усилить оба, дать сбой обоим.