?

Если более точно ,  wingtail  имеет много общего с днищем с  отрицательным задним рокером кормы( загиб днища вниз) . Небольшая вогнутость днища  кормы работает почти так же как и отрицательный рокер на доске(negative tail rocker),только еще более выражено.

 Дополнительная нагрузка на участке вогнутости -"крыле" ведет себя на небольших углах дифферента   и разных длинах глиссирования почти независимо от угла дифферента  и очень похожа на подъемную силу от обычного дополнительного изогнутого крыла : растет  примерно пропорционально квадрату скорости и  это нужно учитывать и  очень взвешенно  подходить к параметрам такого "доп. крыла" при расчете центровки  . Днище в этом месте становится более "мощным" в смысле производства подъемной силы. Если не учитывать этот момент,  быстро  растущая  со скоростью движения  дополнительная сила в корме может  сильно прижимать нос доски к воде( уменьшить дифферент ниже оптимального) , приводя к торможению  .

      На наших широких досках с "крылом"  днище  имеет глубокие вырезы для  смещения вперед основной части "крыла- вогнутости" и соответственно дополнительной подъемной силы на нем , бокс же плавника и ножные ремни ( они определяют возможное расположение центра тяжести человека ) стоят, наоборот в максимально смещенной назад позиции. Кроме того, выбор профиля  и площади вогнутости  производится   на основании  оценочных численных расчетов, для того чтобы быть наиболее эффективным    в заданном диапазоне скоростей . Вогнутость днища   еле заметна ,  составляет 1 -2% (3-7 мм в центральном сечении ) на длине 25-35 см от кормы на разных досках (это 3-7 мм в осевом  сечении ) ,плавно начинаясь от 40-50 см от кормы ,   итоговый отгиб днища вниз в корме составляет 1.5-3 мм от прямой линии, угол  задней кромки(схода потока)  - 2.5-5 градусов
рис.1
Примерный вид килевой линии на 70 см от кормы  в центральном сечении на одной из досок 2002 г.




Одна из первых досок от  Алексея Чоха  100л 2002г.: отрицательный рокер около 2мм, вогнутость  около 2%, плавно нарастает от 50-60 см от кормы - "ложечного" типа
 




  Также ,вспомните, что  такая известная  с точки зрения гидромеханики вещь  как улучшение несущих свойств доски виндсерфинга и достижения более высоких  возможных гидродинамических качеств за счет увеличения удлинения( aspect ratio) смоченного пятна глиссирующего днища (для доски это  ее уширение )   появилась только в конце 90 х годов. А почему раньше производители не уширили свои доски ?

 Такой продольной  "вогнутостью-крылом"  мы также поднимаем несущие свойства  доски как глиссера   за счет более эффективно работающего чуть вогнутого продольно  днища. Приближенные численные расчеты показали, а точнее подтвердили  возможность увеличения гидродинамической эффективности efficiency ( отношения подъемной силы к сопротивлению Lift/Drag)на всех  длинах глиссирования( 40-80 см) таких досок  при разных углах дифферента( 0-7) град по сравнению с плоским днищем   при больших числах FrL . А это значит уменьшение сопротивления ....выигрыш в скорости в определенном диапазоне скорости , в разгоне и как следствие  остроте хода.

  доска 130л  2004г Владимир Литовка кормовой отрицательный рокер 2мм, вогнутость примерно 1.5%, плавно начинается от 40 -50 см от кормы



А есть ли  минусы от такого крыла?

  В -общем то "крыло"-вогнутость в корме  это и аналог часто  применяемой транцевой плиты ( закрылка) на глиссерах и имеет много общего с досками с отрицательным задним рокером эпохи раннего развития виндсерфинга   ( negative tail rocker)-отгиб  днища вниз в корме . Посмотрите

. Вещь довольно простая: wave и многие freeride доски с обычным большим положительным рокером(  задняя  часть кормы -наоборот, слегка выпуклая, то есть отгиб кормы вверх- это обычно делают на последних 20-30 см  ) нацеленные на большую маневренность  ощутимо проигрывают в разгоне и скоростным свойствам доскам с меньшим рокером в корме и тем боле слаломным доскам с нулевым задним рокером ( полностью плоский участок кормы или минимальным рокером) . В-общем-то, это объяснимо  у днища  с положительным задним рокером ( подъем килевой вверх в корме )образуется ,наоборот, область с пониженным давлением, которая уменьшает подъемную силу доски, вклад же в вязкостное сопротивление этого участка остается.

    Возникает вопрос : почему остановились точно на нулевом рокере ,то есть прямой килевой в корме ? Продолжая непрерывно вниз эту закономерность  - доска с отрицательным задним рокером должна  улучшать свои разгонные и скоростные характеристики но терять в   устойчивости и маневренности  . Примерно  так же и на досках с "крылом- вогнутостью" . Это ,конечно, не прыжковые и не  фрирайд доски. Задача одна- при той же ширине за счет дополнительной подъемной силы от загиба или его аналога улучшить несущие и скоростные свойства в определенном диапазоне скоростей. Поэтому  эти доски проще отнести к разряду race досок или супер эффективных глиссеров, рассчитанных на быстрый разгон, хорошее прохождение участков ослабления ветра( падение тяги) .
 
 Также еще одно опасение ,которое было до испытаний на воде, это уменьшение продольной устойчивости движения такого днища относительно угла дифферента  - центр давления на таком днище при длинах глиссирования бо'льших размеров вписанного "крыла" при увеличении угла дифферента смещается  вперед  -  Такая неустойчивость , в самом  деле ,немного ощущается, как небольшое по-шлепывание доски  носом.

Еще при  сильно передней центровке  c ростом скорости нос доски  норовит  опуститься и доска передней частью может как бы  "залипнуть"  к воде , что приводит к торможению , особенно при наличии чопа и курсах downwind

А вообще за счет чего получается выигрыш в эффективности на таком днище с вогнутостью?
Если вкратце ,то  глиссирующая вогнутая вдоль дужка может достигать более высокого  гидродинамического  качества по сравнению с глиссирующей продольно плоской пластиной. ( зависимость  2D Седова Л.И.  для глиссирующей дужки приведена слева  )

 Отличие состоит  в том, что на глиссирующей вогнутой дужке даже при нулевом угле  дифференте за счет кривизны как и на обычном крыле , реализуется подъемная сила .  Для того же чтобы получить подъемную силу на пластине ,ее   нужно повернуть на угол атаки - дифферента и при этом ,в отличие от классического крыла обтекаемого плавно в сплошном потоке, на глиссирующей плоской пластине не реализуется подсасывающая сила в носке  и появляется  динамическая часть  сопротивления ( компонента силы назад) за счет передней струи .   Это проекция общей силы , которая действует по нормали к днищу на направление  движения то есть на угол атаки- дифферента.  
Динамическая часть  сопротивления  глиссирующей дужки бесконечного размаха ( 2D) в невесомой жидкости ( бесконечный Fr)  при нулевом угле атаки  теоретически равна нулю .
 Все это было хорошо исследовано для плоской задачи (бесконечный размах ,2D)   еще в 30-40 х годах классическими авторами теории струй и глиссирования - Гуревичем и Седовым на этой страницы есть ссылки и оценочные формулы   . В зарубежных работах  упоминается как Splashless или sprayless  planing  для выпуклых форм  ( работы  Cumberbatch,  Lawrence J. Doctors  , аналог парадокса Д'Аламбера для глиссирования- схема 2D  без образования  передней струи )
  Приближенными численными методами мы это исследовали и для  днища  конечного размаха реальной доски  виндсерфинга и применили спрямленные,  плавно нарастающие  специально подобранные по численным расчетам оптимально  вогнутые 1-2%профили   при   разных длинах  глиссирования  (и соответственно удлинений смоченного пятна)   в диапазоне  углов дифферента  0-7 град . (рис 1)


Претерпели ли изменения другие параметры досок?


Расчеты показали, что максимальной гидродинамической эффективности такие днища достигают на меньших углах дифферента ( 2-3 град)   по сравнению с обычными плоскими (3-5град). Вогнутость дает дополнительную  подъемную силу , то есть  днище становится  более мощным в этом смысле . При больших скоростях подъемной силы  при той же площади может   стать много, понадобится меньший угол дифферента что может вызвать большее  взаимодействии передней части доски  с чопом( ветровая мелкая волна)  и торможение  .Опасения  такого залипания  носа при росте скорости , желание придать более дружественное поведение на воде подтолкнуло нас на реализацию на одной  из досок более фрирайдовой ( с большим подъемом) килевой линий спереди  от ножных лямок и уменьшение прямого участка кормы до вогнутости.
Также на  досках для смягчения хода и повышения  устойчивости есть  поперечное Vee ( до 0-1 град) (на некоторых с Double concave ) ,уменьшающееся  от носа к прямому участку. Другие же параметры были сделаны как на рейс досках- острые  кромки в кормовой части, отличная  жесткость  custom технологии.


А какие  еще  плюсы обнаружены от такой вогнутости крыла в корме?
Точно , плюсы есть:

1.Известно что более широкие доски (типа формул) могут ходить  острее более узких не только за счет больших плавников, которые они могут нести, но  и за счет возможной более высокой гидродинамической эффективности корпуса при малых скоростях . Аналогично оказалось  с нашими досками . И это не удивительно, "крыло-вогнутость" повышает гидродинамическое качество днища. Доски показали хороший угол вырезания на ветер..

    2. Второе ,обнаружилось больше как бонус - это  повышенное давление в корме как раз в зоне  корневой части  плавника. Пробраться воздуху на разряженную часть  плавника сложнее и мы в самом деле приятно ощутили существенное уменьшение спинаутов связанных с вентиляцией . Такое повышенное давление в корме дало возможность  смещать боксы   еще ближе к корме, не опасаясь за  частые спинауты.  Можно использовать более короткие плавники, чем для досок с обычным днищем.

Неужели, если так все хорошо, нельзя поставить такие "крылья"-вогнутости и на катера, другие глиссеры, почему этого не делали?
 1.  Во-первых, более простые аналоги- подпирающие поток  транцевые плиты( закрылки) -trim tabs  активно используются на многих глиссерах при разгоне  для преодоления горба  сопротивления и регулировки  оптимального угла дифферента
 а) в 2000 году многие быстроходные глиссерs ВМФ США доукомплектованы транцевыми плитами stern flaps для экономии горючего)
 а  б) здесь их даже продают отдельно для установки на катера)

2. Во вторых  : на больших глиссерах сложнее смещать центр тяжести назад к корме по мере набора скорости- менять центровку , а нагрузка вверх от такого  дополнительного аналога  "крыла" в корме растет очень быстро - примерно пропорционально скорости в квадрате  и центр подъемной силы  смещается назад значительно быстрее по сравнению с плоским днищем. т.е крайне важна правильная центровка- она должна становится для оптимальных углов дифферента   по мере набора скорости более задней  .
   Кроме того, такое заднее "вогнутость -крыло" уменьшает  продольную устойчивость по углу атаки(дифферента )  -на  чопе это крайне нежелательно . На виндсерфинге часть этих проблем   проще решить за счет навыков ( АСУ) человека, который имеет больше свободы в перемещениях своего центра тяжести   и управлении доской.

 Какое программное обеспечение  использовалось?
 Мы рассчитывали   динамические нагрузки на днище по модели аналогии  с крылом заданного удлинения  для слабых вогнутостей и  небольших углов атаки ( дифферента) при стационарном  движении по гладкой воде  для идеальной  невесомой жидкости ( бесконечные  числа FR  ) а коэффициент трения брали мало меняющимся  0.0025-0.0035  . Использовался  известный метод дискретных вихрей   . Общие тесты программы проводили на хорошо изученных  продольно плоских  пластинах  . Сначала была использована модифицированная  для средней линии  крыла  программа Сергея Разбитного из КБ Яковлева .Затем все было реализовано на Mathcad, но  в линейной постановке .  Кстати, эта же программа показывает как улучшается на обычном плоском днище гидродинамическая эффективность при уширении( увеличении размаха) пятна глиссирования . Доски формулы при оптимальных углах дифферента  за счет высоких aspect ratio смоченного пятна могут  достигать  высоких  ГД качеств глиссирования ,до 10-11 в  зависимости от длины глиссирования и выбранного угла дифферента.

Какие планы по  дальнейшему применению таких  вогнутостей- "крыльев"?
Пока не хотелось  бы строить большие планы- все же еще идут тесты и эксперименты, отработка на воде.  Катание на виндсерфинге это не только  быстрый разгон и выше скорость в каком-то узком диапазоне на гладкой воде- (расчеты проводились для идеально гладкой воды и больших числах Фруда  ).   Мореходные качества досок,  поведение  на чопе, волне ,прохождение поворотов и др. немаловажно.   Форма днища кормы- хотя и очень важный но не единственный параметр, определяющий поведение доски на воде. Хотя уже получены положительные отзывы от некоторых людей  и мы довольны гонками 2004 г.  в Ейске на слабых ветрах в свободном классе. В этом классе ,кроме прочих ,было  ограничение на ширину доски 70 см. И нам показалось что "вогнутость-крыло" на наших  досках 70см шириной   в пограничных условиях ветра позволяло Валерию  быстрее  выйти на   глиссирование . Ведь из 38 участников гонок в этом классе 6-7 человек были на подходящем, похожем ,конкурентно способном к слабому ветру оборудовании - например Starboard Formula 70 см ширины с гоночным парусом,  Starboard 78 см шириной( куда судьи смотрели?) и т.д.  
 Широкие доски с такими "крыльями" если и найдут применение то с девизом -  лучшее прохождение провалов ветра , быстрее разгон  и выход на глиссирование при меньшей ширине доски. Также такой концепт может пригодиться когда уже будут исчерпаны возможности уширения  досок...

  Еще хотелось бы  применить этот концепт для широких досок Formula windsurfing  и  поучаствовать в этих более серьезных соревнованиях ,  в условиях дефицита полезной  тяги при лавировке на небольших скоростях этот подход  может неплохо сработать.


Aleon июль 2004 г.-2008г.