Πώς λειτουργεί ένα Hydrofoil;
Το Foiling συναρπάζει τη σκηνή των θαλάσσιων σπορ εδώ και αρκετά χρόνια. Δεν είναι μόνο διασκεδαστικό και γρήγορο - είναι επίσης εξαιρετικά φιλικό προς το περιβάλλον.
Πώς λειτουργεί όμως ένα υδροπτέρυγο;
Οι περισσότεροι θα περιέγραφαν ένα υδροπτέρυγο ως ένα αεροπλάνο υποβρύχιο. Ένα φύλλο στο νερό ακολουθεί βασικά τους ίδιους νόμους με ένα πανί στον άνεμο. Επειδή το νερό έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από τον αέρα, ακόμη και πολύ μικρότερα προφίλ δημιουργούν τεράστιες δυνάμεις.
Τι σημαίνει ανύψωση;
Κάθε πτέρυγα έχει ένα εμπρόσθιο άκρο (σημείο Α) και ένα πίσω άκρο (σημείο Β). Στην επάνω επιφάνεια του πτερυγίου, η απόσταση μεταξύ του σημείου Α και του σημείου Β είναι μεγαλύτερη από την κάτω πλευρά του πτερυγίου. Επειδή υπάρχει μεγαλύτερη απόσταση κατά μήκος της άνω επιφάνειας, για να φτάσει το υγρό στο πίσω άκρο ταυτόχρονα τόσο για το πάνω όσο και για το κάτω μέρος του πτερυγίου, το υγρό που ταξιδεύει κατά μήκος της άνω επιφάνειας πρέπει να ταξιδέψει ταχύτερα από το ρευστό που ταξιδεύει κατά μήκος της κάτω πλευρά του φτερού. Τον 18ο αιώνα ο Daniel Bernoulli ανακάλυψε ότι αν η ταχύτητα του υγρού αυξηθεί, η πίεσή του μειώνεται (Αρχή Bernoulli).
Δεδομένου ότι το ρευστό ταξιδεύει γρηγορότερα στην επάνω πλευρά του υδροπτέρυγου, ακολουθώντας τον Bernoulli, θα είχε ως αποτέλεσμα χαμηλή πίεση στο πάνω μέρος του πτερυγίου και υψηλή πίεση στο κάτω μέρος του πτερυγίου, κάτι που θα είχε ως αποτέλεσμα τη δύναμη ανύψωσης. Δυστυχώς, αυτή η θεωρία δεν εξηγεί γιατί τα αεροπλάνα μπορούν να πετούν ανάποδα ή γιατί ένα επίπεδο φτερό δημιουργεί ανύψωση. Μια άλλη θεωρία που εξηγεί την ανύψωση, βασίζεται στον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, ο οποίος δηλώνει ότι για κάθε δράση υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Αυτή η θεωρία σωματιδιακής κινητικής δηλώνει ότι τα εισερχόμενα μόρια εκτρέπονται προς τα κάτω από το ρευστό και κατά συνέπεια το φύλλο αισθάνεται μια δύναμη προς τα πάνω.
Αν και, αυτή η θεωρία δεν ταιριάζει με την πραγματικότητα, καθώς αδυνατεί να υπολογίσει ότι για την αλληλεπίδραση των μορίων, μεταξύ τους και αδυνατεί να εξηγήσει τις διαφορές πίεσης και στις δύο πλευρές του πτερυγίου. Η τρίτη θεωρία βασίζεται στο λεγόμενο φαινόμενο Venturi, το οποίο αναφέρει , συστέλλετε τη ροή των υγρών θα κινηθεί πιο γρήγορα. Με βάση την αρχή του Bernoulli, γνωρίζουμε ότι αν το ρευστό ταξιδεύει πιο γρήγορα, παράγει χαμηλή πίεση και λόγω της διαφοράς πίεσης μεταξύ της κορυφής και του κάτω μέρους δημιουργεί ανύψωση.
Ως θεωρία, αυτή η θεωρία δεν εξηγεί πώς τα αεροπλάνα μπορούν να πετάξουν ανάποδα ή πώς ένα επίπεδο φτερό μπορεί να δημιουργήσει ανύψωση. Ωστόσο, οι περισσότεροι επιστήμονες συμφωνούν στην ακόλουθη εξήγηση. Η ανύψωση είναι μια δύναμη αντίδρασης που βιώνει το φτερό επειδή στρέφει τη ροή προς τα κάτω. Οποιοδήποτε αντικείμενο, όπως το υδροπτέρυγο, πρέπει να έχει κάποια δύναμη που σπρώχνει το ρευστό από τη μέση, f.e. ορμή ή κινητήρες Εάν περισσότερο από το υγρό ωθηθεί προς τα κάτω παρά προς τα πάνω από αυτό το αντικείμενο, όπως το υδροπτέρυγο, τότε η διαφορά ονομάζεται ανύψωση.
Περίληψη:
Υδροπτέρυγο ή πτέρυγα αεροπλάνου, η ανύψωση προέρχεται από τη στροφή της ροής προς τα κάτω καθώς η πτέρυγα εισάγει καμπυλότητα της ροής γύρω της, αναπτύσσονται περιοχές υψηλής και χαμηλής πίεσης που οδηγεί σε υψηλότερη μέση ταχύτητα του ρευστού στην επάνω πλευρά της πτέρυγας λόγω Σύμφωνα με την αρχή του Bernoulli, σύμφωνα με την έρευνα, τα υδροπτέρυγα είναι τα πιο αποτελεσματικά όταν η γωνία προσβολής είναι τρεις έως τέσσερις μοίρες με αναλογία ανύψωσης προς έλξη περίπου 20-25 προς ένα. Εάν η γωνία προσβολής είναι μεγαλύτερη από 15 μοίρες, μπορεί να προκύψει στάσιμο ανάλογα με το σχέδιο της πτέρυγας. Συνολικά σε σύγκριση με τα φτερά του αεροπλάνου, τα υδροπτέρυγα χρησιμοποιούν μικρότερη γωνία επίθεσης λόγω της αυξημένης πυκνότητας και ιξώδους των νερών.
Πώς λειτουργεί όμως ένα υδροπτέρυγο;
Οι περισσότεροι θα περιέγραφαν ένα υδροπτέρυγο ως ένα αεροπλάνο υποβρύχιο. Ένα φύλλο στο νερό ακολουθεί βασικά τους ίδιους νόμους με ένα πανί στον άνεμο. Επειδή το νερό έχει μεγαλύτερη πυκνότητα από τον αέρα, ακόμη και πολύ μικρότερα προφίλ δημιουργούν τεράστιες δυνάμεις.
Τι σημαίνει ανύψωση;
Κάθε πτέρυγα έχει ένα εμπρόσθιο άκρο (σημείο Α) και ένα πίσω άκρο (σημείο Β). Στην επάνω επιφάνεια του πτερυγίου, η απόσταση μεταξύ του σημείου Α και του σημείου Β είναι μεγαλύτερη από την κάτω πλευρά του πτερυγίου. Επειδή υπάρχει μεγαλύτερη απόσταση κατά μήκος της άνω επιφάνειας, για να φτάσει το υγρό στο πίσω άκρο ταυτόχρονα τόσο για το πάνω όσο και για το κάτω μέρος του πτερυγίου, το υγρό που ταξιδεύει κατά μήκος της άνω επιφάνειας πρέπει να ταξιδέψει ταχύτερα από το ρευστό που ταξιδεύει κατά μήκος της κάτω πλευρά του φτερού. Τον 18ο αιώνα ο Daniel Bernoulli ανακάλυψε ότι αν η ταχύτητα του υγρού αυξηθεί, η πίεσή του μειώνεται (Αρχή Bernoulli).
Δεδομένου ότι το ρευστό ταξιδεύει γρηγορότερα στην επάνω πλευρά του υδροπτέρυγου, ακολουθώντας τον Bernoulli, θα είχε ως αποτέλεσμα χαμηλή πίεση στο πάνω μέρος του πτερυγίου και υψηλή πίεση στο κάτω μέρος του πτερυγίου, κάτι που θα είχε ως αποτέλεσμα τη δύναμη ανύψωσης. Δυστυχώς, αυτή η θεωρία δεν εξηγεί γιατί τα αεροπλάνα μπορούν να πετούν ανάποδα ή γιατί ένα επίπεδο φτερό δημιουργεί ανύψωση. Μια άλλη θεωρία που εξηγεί την ανύψωση, βασίζεται στον τρίτο νόμο του Νεύτωνα, ο οποίος δηλώνει ότι για κάθε δράση υπάρχει μια ίση και αντίθετη αντίδραση. Αυτή η θεωρία σωματιδιακής κινητικής δηλώνει ότι τα εισερχόμενα μόρια εκτρέπονται προς τα κάτω από το ρευστό και κατά συνέπεια το φύλλο αισθάνεται μια δύναμη προς τα πάνω.
Αν και, αυτή η θεωρία δεν ταιριάζει με την πραγματικότητα, καθώς αδυνατεί να υπολογίσει ότι για την αλληλεπίδραση των μορίων, μεταξύ τους και αδυνατεί να εξηγήσει τις διαφορές πίεσης και στις δύο πλευρές του πτερυγίου. Η τρίτη θεωρία βασίζεται στο λεγόμενο φαινόμενο Venturi, το οποίο αναφέρει , συστέλλετε τη ροή των υγρών θα κινηθεί πιο γρήγορα. Με βάση την αρχή του Bernoulli, γνωρίζουμε ότι αν το ρευστό ταξιδεύει πιο γρήγορα, παράγει χαμηλή πίεση και λόγω της διαφοράς πίεσης μεταξύ της κορυφής και του κάτω μέρους δημιουργεί ανύψωση.
Ως θεωρία, αυτή η θεωρία δεν εξηγεί πώς τα αεροπλάνα μπορούν να πετάξουν ανάποδα ή πώς ένα επίπεδο φτερό μπορεί να δημιουργήσει ανύψωση. Ωστόσο, οι περισσότεροι επιστήμονες συμφωνούν στην ακόλουθη εξήγηση. Η ανύψωση είναι μια δύναμη αντίδρασης που βιώνει το φτερό επειδή στρέφει τη ροή προς τα κάτω. Οποιοδήποτε αντικείμενο, όπως το υδροπτέρυγο, πρέπει να έχει κάποια δύναμη που σπρώχνει το ρευστό από τη μέση, f.e. ορμή ή κινητήρες Εάν περισσότερο από το υγρό ωθηθεί προς τα κάτω παρά προς τα πάνω από αυτό το αντικείμενο, όπως το υδροπτέρυγο, τότε η διαφορά ονομάζεται ανύψωση.
Περίληψη:
Υδροπτέρυγο ή πτέρυγα αεροπλάνου, η ανύψωση προέρχεται από τη στροφή της ροής προς τα κάτω καθώς η πτέρυγα εισάγει καμπυλότητα της ροής γύρω της, αναπτύσσονται περιοχές υψηλής και χαμηλής πίεσης που οδηγεί σε υψηλότερη μέση ταχύτητα του ρευστού στην επάνω πλευρά της πτέρυγας λόγω Σύμφωνα με την αρχή του Bernoulli, σύμφωνα με την έρευνα, τα υδροπτέρυγα είναι τα πιο αποτελεσματικά όταν η γωνία προσβολής είναι τρεις έως τέσσερις μοίρες με αναλογία ανύψωσης προς έλξη περίπου 20-25 προς ένα. Εάν η γωνία προσβολής είναι μεγαλύτερη από 15 μοίρες, μπορεί να προκύψει στάσιμο ανάλογα με το σχέδιο της πτέρυγας. Συνολικά σε σύγκριση με τα φτερά του αεροπλάνου, τα υδροπτέρυγα χρησιμοποιούν μικρότερη γωνία επίθεσης λόγω της αυξημένης πυκνότητας και ιξώδους των νερών.
