Gomachan の後悔・・・航海日誌(?)

我ながら良く続いています
内容はともかく・・・
SINCE May-2005
続いているとは言えないですね

何で風上に進めるのですか? 

2006-09-30 23:54:08 | クルージング
クロースでセールの形を見ながら考えてしまいます
何故?風上に進んでるの?

「そんなの、セールに揚力が発生するからじゃん」と、言われます
私も、そのくらいは知っていますが・・・

でも揚力って?
よく飛行機の翼の断面とセールの形を引き合いに出して説明されています

飛行機が飛ぶのは 翼を断面から見ると 上側が 凸形にカーブしています
そのため 流れる空気は翼の上と下で同じだけれども 上側のほうがカーブのた
め距離がある その為流速が早くなり、気圧が下がる。その結果 翼は上方引か
れる力が発生する ・・・それが揚力である




と、物の本には書いてあります。

それでは 何故、飛行機は 背面飛行ができるのでしょうか?
背面飛行時は カーブは下側です 上記の説だと、下側に引かれる力(落とす力)
が、発生してしまいます。でも飛行機は 背面のまま高度を
上げられるとのことです

じゃあ 揚力(翼のカーブは関係ないじゃん)
飛行中の飛行機の翼はよく見たことがないのですが、レーシングカーのウイング
(F1とかに付いている 後ろの大きな羽等)は車が浮かないように(地面に押
し付けるように)付いています
断面は おそらく 翼と同じだと思いますが上下が逆についているはずです
でもよく見てください、 取り付け角度を 先端(前のほうが)が下に下がり
降誕が 上がっています

これは良く判りますよね、空気(風)を前から受けたとき ウイングの上面に空
気(風)を当てて下方向へ押しているからですね
扇風機の前でうちわを持ち角度を変えると良くわかりますね

じゃあ、翼の断面は(あまり)関係ないじゃいでしょうか?
もちろん 効率が良いのだとは思いますが・・・・
要するに、風に対して 角度を付けた物体(板状)の 上に風が当たれば 下に
押され、下に当たれば 上に持ち上げられると、言うことですよね?

迎角

(F1の場合は裏返しで迎角は-)


と、言うことは セールのカーブは無くても 風がセールを押す方向ならば問題
なく進みますね

ダウンウインドウ(追い風)の場合は たぶん セールがまっすぐ(板状)でも船
は進むと思いますが 効率を考えると 風を受け止める(袋のように)容積が大
きいほど良いのではないかと思います (風が弱いときはドラフト(セールのタ
ワミ)を深くし、風が強いときは浅くすると、言うことはうなずけます

でも、なぜ上れるのでしょう?
もちろんヨットは 風上に上れると言っても、真向かいの風に上れるわけではあ
りません 大体(艇によって違う)風上に対して 45度くらいで上れるようです
でも、のぼりには違いありません。

風に向かって45度この時、セールは風に対し200度くらいだと思います
(判りにくいので 逆から見ると 45度の半分 23度くらい風の方向に対して開
くはずです)
つまり 風はセールの面に対して23度で当たっていることになります
(実際には 船が進むため 真の風と 見かけの風は違います=船から見ると 
船が進むと前からも風が吹くようになりますが、今は無視)

先ほどの 断面を無視すると 板を23度で風に当てれば船は上れる(進める)の
でしょうか?
葉書大の上を半分から90度に折って(L型に) 机に置きます
丁度、半分が 机の上に乗り 半分が 90度起き上がったセールとします
このセールを自分から 23度くらいに傾けて置き、息を吹きかけます(扇風機で
も良いのですが)
結果は 確かに進みます。 が、反対方向へ。そうです後退してしまいます
当然ですね 風が前から吹いていれば 後ろに押されるのは

では、何故 ヨットはこちらに来るのでしょう?
マジな話、これがほんとに判らないのです(納得できないのです)

先に書いたように セールは 葉書とは違い
断面が 翼状ですので その効果でしょうか?
でも、待ってください、セールは ほんとに翼状でしょうか?
翼の上部と下部を流れる距離が違うため流速が異なり 気圧差が発生・・・
セールか薄い布です たとえどんなカーブをしても 上も下も距離は一緒ですね
根本的に 翼とは違います。
つまり 空気が 表面(凸側)を通ろうが、裏面(凹側)を通ろうが
距離は同じなはずです。 したがって 流速は同じであり 揚力は発生しないの
ではないでしょうか?

(ブルーの部分は無いのです)

先ほどの葉書のセールに丸みをつけて カーブさせてみてください
結果は 同じですよね 風を当てれば後ろに飛ばされます

ここで、本当に実験された方はお分かりかと思いますが
実は 後ろに飛ばされる時に 変な動きをします
葉書自体が 回転をしようとするのです
セールを風に対して真横に向けようとする動きをします
(葉書の実験では セール部分が前後同じなので 中央を軸として真横を向きま
す)

しかし、ヨットは キールがあります
横滑りしないように、そして回転しないように、 ここに秘密があるのか?
それならば 先ほどの葉書のLになった-の部分を斜めに(23度を保てるように
逆に折ります(階段のように)そして (角を落としてください)毛足のあるカー
ペット等の上に置いてください
キール部分が カーペットの毛に刺さり セール部分は垂直に立っています
ここで 前から(23度くらい)風を当ててみてください
やはり 後ろへ進もうとしますよね(引っかかって動かないが 明らかに後ろへ
行きたそうな挙動を示した=引っかかった後端を支点として前が浮き上がる)

ヨットが風に上る状態を 真上から見た所を想像してください(進行方向左とし
て)
風が左下30度から 吹き上がっていると仮定し、ヨットは真左(真横)へ向かう
ことにします
セールは進行方向、15度くらい(上方向)出していると思います
この時、風は 左下方向 30度らかですから、セールには15度の角度で下から当
たってます。 この角度ですと 当たった風は セールに沿って右方向へ逃げて
いくでしょう(たぶん これがキーだとは思うのですが)
でもセールには上方向への力が発生します 角度的には 後方向への力もかかり
そうですが、何故か、前方向に、どこからか? かかってしまうのです
すべりやすい、床に置いた マットに斜め前方から飛び乗ったときに
マットが前に来ますか? 普通は一緒に後方向に滑りますよね?
マットが 前に来るとしたら、飛び乗った人が さらに後へ行ったための
反作用だと思います

でも、ヨットが 作用、反作用で進んでいるなんてどこにも書いていないし・・ 

ちなみに 上りすぎたり、セールを出しすぎると
http://blogimg.goo.ne.jp/user_image/5e/68/9a4d75872f6c838e1f11bd253a19744f.png
この様になるわけです

ますます判らないこの原理です
普段、何気なく 風に昇らせているヨットですが 何故?
誰か、的確なご解答をご伝授ください

夜も眠れない(昼間に寝てますが・・・嘘!)秋の夜長の今日この頃でした(+_+?

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