Новости Академической Гребли
Понедельник, 23.10.2017, 16:20
Меню сайта
Наш опрос
Оцените работу Президента ФГСР В.Е.Бута за сезон 2013 года.
Всего ответов: 89
Главная » 2015 » Август » 15 » Импульс: в погоне за совершенным гребком.
Импульс: в погоне за совершенным гребком.
12:10

Карл Дуглас, инженер, член института инженеров-химиков, доктор наук.

Перевод Суворов С.

Импульс: в погоне за совершенным гребком.

Гидродинамика гребли, или несколько способов сбросить пару секунд.

 

Обсуждая разные причины, ограничивающие скорость лодки, давайте рассмотрим и сам гребок.

В сложном процессе взаимодействия весла и воды бесполезно расходуется большое количество энергии, которая при правильном подходе может быть сохранена.

В традиционном представлении лопасть весла проталкивает определённый объём воды в сторону кормы и т.к. в ответ на каждое действие возникает сила противодействия - лодка движется в противоположном направлении. Эта идея «бери больше – кидай дальше» выглядит вполне приемлемо, но на самом деле всё совсем не так.

Для описания движения физического тела в жидкости в гидродинамике применяется система уравнений Навье-Стокса, но при описании течений и сил, кратковременно возникающих вокруг движущейся в воде лопасти возникают определённые сложности т.к.:

1.​ Поверхность воды неспокойна;

2.​ Лопасть совершает движение в воде не горизонтально, а с добавлением вертикальных движений: захват, конец гребка.

3.​ Лопасть в захвате вносит в воду большое количество воздуха, и это изменяет физические свойства воды.

4.​ Лопасть весла через вертлюг связана с лодкой, и ей передаётся движение лодки и её ускорения, возникающие перепады усилий очень сложно анализировать.

Несмотря на это классическая гидродинамика предоставляет нам знания, полезные для ускорения движения лодки.

«Полёт» лопасти.

Лопасть весла, погружённая в воду параллельно борту лодки, двигается в воде со скоростью лодки, вода движется от кромки лопасти к её основанию. Если лопасть погружена под углом 60º (положение весла «в захвате») набегающий поток воды двигается под углом 30º к лопасти и в положении «в захвате» обтекает лопасть со скоростью 85% от скорости лодки.

Удивительно, но если вы создадите усилие на лопасти, скорость движения лопасти в воде не увеличится. Почему? Это происходит из-за действия гидродинамической «подъёмной силы». Вода двигается вдоль задней поверхности лопасти как воздух над крылом самолёта. Увеличение скорости движения жидкости вдоль этой поверхности вызывает снижение давления, в то время, как на лицевой стороне лопасти возникает повышенное давление. Возникающая разница давлений создаёт гидродинамическую «подъёмную силу» и распространяет нагрузку на окружающие лопасть массы воды, чтобы не дать лопасти «прорвать» воду и переместиться в сторону кормы. В этот момент лопасть вашего весла ЛЕТИТ.

Может возникнуть предположение, что надо закинуть лопасть в воду и подождать появления «подъёмной силы» перед тем как начать гребок. Дождаться не получится. Гидродинамическая «подъёмная сила» возникает в ответ на приложенное усилие, эффективно «противостоит» ему, но никогда не возникнет сама собой.

Уменьшите потери энергии.

Для того, чтобы грести действительно быстро, вы должны сократить потери усилия, возникающие из-за недопонимания того как лопасть работает в воде. Если исключить из общей работы (за один гребок) непродуктивные потери мы получим реальную работу, которая создаёт импульс и продвигает лодку вперёд. Разделив эффективную работу на общую работу, мы получим коэффициент полезного действия (КПД) гребка, т.е. соотношение его полезных усилий в лодке к усилиям вообще. КПД гребка может достигать значений 70-75% и это оставляет нам большие возможности для сокращения непродуктивных (говоря проще БЕСПОЛЕЗНЫХ) усилий и увеличения КПД. Но для этого важно понимать, что нужно сделать.

Мы не можем грести, не перемещая некоторый объём воды, но это только бесполезно рассеивает приложенное усилие. Вы можете сократить эти потери, если сознательно подойдёте к этому. Изучив внешние признаки неэффективной работы весла в воде, вы можете внести изменения в технику и увеличить эффективность гребка. Например: избегайте большой «отработки» за веслом - в ней остаётся большое количество воздуха и бóльшая часть вашей работы, которая не имеет никакого отношения к движению лодки! И научите ваших «эрго-монстров» грести более эффективно, а не месить воду, иначе они будут тормозить всю вашу лодку.

Одно из основных требований – выполнение моментального захвата. До того, как весло согнётся – на лопасти не будет нагрузки, и наоборот – до того, как на лопасти появится нагрузка, весло не согнётся. Скорость и хорошая координация позволят вам выполнить плавный, быстрый и уверенный захват, и это очень важно. Начальная часть гребка может быть очень эффективной, если вы быстро найдёте опору, но сопротивление в захвате в этом случае довольно значительное.

Приближаясь к середине гребка сопротивление на рукоятке уменьшается, рукоятка движется быстрее, и в этой части гребка легче всего увеличить усилие. Мало кто знает, что в этой части эффективность гребка падает. Почему? При движении волы вдоль лопасти, от кромки к основанию гидродинамическая «подъёмная сила» препятствует «прорыву» лопасти через воду. Но в средней части гребка лопасть практически не движется от лодки, движение воды от кромки лопасти к основанию останавливается и лопасть «замирает», превращаясь из крыла в парашют. В то время как крыло действительно летит, парашют создан для замедления падения путём рассеивания энергии. Именно в этот момент проталкивающие возможности весла падают, а «отработка» увеличивается. К сожалению, в середине гребка вы находитесь в самом удобном для работы положении, но эффективность вашей работы будет минимальной. Представьте: в этот момент лопасть двигается в сторону кормы, вовлекая всё большие массы воды, теряя энергию, просто «мешая» воду. Если бы мы гребли на льду веслом с острой кромкой, то зацепившись за лёд весло не проскальзывало бы в сторону кормы, а так и оставалось бы в точке захвата. В воде лопасть весла в таком случае «проскальзывает», теряя часть энергии.

У нас есть возможность усовершенствовать движение весла в воде. Мы все знаем, что чем глубже мы опускаем лопасть весла в воду, тем тяжелее грести. Гребля вдоль поверхности воды более лёгкая, но менее эффективная. То, что весло быстрее проходит вдоль поверхности означает, что оно больше «прорывает» воду. Может показаться, что гребля вдоль поверхности воды – это то же, что и гребля с увеличенным внутренним рычагом. Но это совсем разные вещи. «Прорыв» веслом воды увеличивает потери энергии. Работа = сила х расстояние, т.е. умножив усилие на лопасти на расстояние на которое лопасть «прорывает» воду, мы получим величину потерянной, неэффективной работы. Делая неглубокий гребок, вы теряете часть энергии, т.к. «прорыв» воды делает гребок менее эффективным. Желательно делать более глубокий гребок, но насколько глубокий?. Тренер часто советует вести лопасть ближе к поверхности воды., в чём на самом деле нет большой пользы. Сейчас я попробую объяснить, почему глубокое ведение лопасти эффективнее, особенно в средней части гребка.

Если погружать лопасть в движущуюся воду, сопротивление на лопасти будет постепенно возрастать, до того момента, когда лопасть полностью погрузится в воду. Как будто лопасть увеличивается. Чем больше площадь лопасти – тем больше усилие на рукоятке. Проводка лопасти в средней части гребка на 2-3 см глубже даёт выигрыш в эффективности до 0,5%, т.е. до 10м. на 2км. Но есть один «подводный камень» - из-за того, что весло меньше проскальзывает, прогребание занимает на 10-20 миллисекунд больше.

Читатель может предположить, что более глубокое прогребание приведёт к тому, что цевьё весла начнёт цепляться за воду и «табанить». На самом деле всё не так плохо. Лопасть продолжает движение в воде, кромка лопасти движется быстрее основания. Если бы ось этого движения лежала бы внутри лопасти – это действительно было бы плохо, но ось этого вращения находится ближе оси вертлюга и все части весла, находящиеся до этой точки не создают сопротивления движению лодки.

Великие одиночники, такие как М. Дриздейл гребут глубоко, но не похоже, что это им сильно мешает. Даже если предположить, что какое-то сопротивление возникает- насколько большое сопротивление может создать тонкое круглое цевьё весла? Гораздо меньшее, чем полученное увеличение эффективности гребка.

 

Сильное окончание гребка.

Предыдущая часть объяснения была довольно сложной. Объяснить заключительную часть гребка будет проще. В последней четверти гребка весло движется в сторону кормы и к корпусу лодки. Вода обтекает весло от основания к кромке лопасти. В этот момент весло снова начинает действовать как крыло, т.к. «подъёмная сила» снова возникает за обратной стороной лопасти. Чем дальше к корме идёт лопасть весла, тем выше становится КПД.

Коэффициент полезного действия изменяется в течение гребка: от почти 90% в захвате он понижается до 50-60% в средней части гребка и вновь возрастает в конце гребка до 75%.. Моё предложение состоит в том, чтобы увеличить общий КПД гребка за счёт усиления наиболее эффективных «краёв» гребка, за счёт захвата и окончания.

Как всегда - здесь есть с чем поэкспериментировать. Экспериментируйте, пробуйте и при определённой настойчивости вы обязательно что-то полезное для себя.

Просмотров: 1335 | Добавил: academist | Рейтинг: 5.0/2 |
Нравится
Всего комментариев: 4
3  
Дуглас, инженер, член института инженеров-химиков, доктор наук.

Чета химик тут нахимичил...

""Лопасть весла, погружённая в воду параллельно борту лодки, двигается в воде со скоростью лодки"" wacko

ОТ КАКОГО ФАНАРЯ КАК МЕРТВОЙ ТОЧКИ ВЫВОД???
"«Если я не согласен с Карлом, значит он – дурак»"!!!

Другими словами, сколько метров прошол корпус лодки по ходу движения, столько метров и лопасть весла прошла в воде против хода лодки?
Уже завертелся заколдованный круг, вернее, спираль, которая во все времена была форменным проклятием, жупелом для инженеров, проектирующих подвижные технические средства, причем неважно, какие, — инвалидные коляски или стратегические бомбардировщики.(гребные виды спорта, относятся к так называемым полумеханическим видам)

Может перевод Суворова С. как Иван Сусанин Поляков в другую сторону заводит?Речь может идти только о приблизительном, плюс-минус лапоть, переводе.

Ну а это ""Коэффициент полезного действия изменяется в течение гребка: от почти 90% в захвате он понижается до 50-60% в средней части гребка и вновь возрастает в конце гребка до 75%.. Моё предложение состоит в том, чтобы увеличить общий КПД гребка за счёт усиления наиболее эффективных «краёв» гребка, за счёт захвата и окончания."" чистой воды химия.....................

Даже сухопутному ёжику в тамбовском лесу понятно станет,
Бином Ньютона тут не нужен, достаточно вспомнить теорему Фалеса и построить простейший чертежик по всем правилам сопромата...
Или читаем Почтенный «Das Grosse Buch der Schiffstipen».
Передвижение с опорой на воду
Нельзя, однако, достичь эффективного гребка за счёт отталкивания воды по прямой линии назад. Поскольку лобовое сопротивление пропорционально квадрату скорости движения сегмента тела относительно воды, то если сегмент тела и вода движутся в одном и том же направлении, их относительная скорость падает и соответственно движущая сила, действующая на пловца, заметно снижается. С этим можно справиться, проведя гребок, при котором гребущее звено движется по криволинейной траектории для того, чтобы рука могла опираться на невозмущённую массу воды. Наблюдения за пловцами высокой квалификации, чьи руки движутся в воде, как бы описывая букву «S», перевёрнутый знак вопроса или какой-либо другой искривлённый путь, подтверждают это.

КПД увеличивается при оптимальной наладке гребного отсека под конкретного спортсмена с учётом особенностей строения тела и уровня развития отдельных мышечных групп.

2  
только сомнения насчет гребли по льду - "весло с острой кромкой" так или иначе проскальзывает по поверхности льда и чертит там положенную в этом случае "загогулину". Есть по этому поводу соответствующие видео-материалы. Если бы весло "втыкалось" в лед в точке захвата, да там же и оставалось - рукояти "въезжали бы во внутрь". Не знаю как иначе назвать этот эффект но в Тирасполе когда против течения гребешь и прижимаешься слишком близко к берегу - можно "поймать" дно. Тгда рукоять лезет на тебя, во внутрь лодки. Так будет и с застрявшей во льду острой кромкой - уверен. По поводу эффективности длинного акцентированного конца согласен, хотя сейчас многие "сливают" окончание, но по-моему это суходрочка, самообман, гребля на приблудах, как говорил некогда Паша Панков. Всем читателям rowingnews больщой привет из Джунго Джении - интернет ожил.

4  
правильные сомнения wink

1  
По настоящему толково и интересно - респект автору и переводчику

Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
Форма входа
Календарь новостей
«  Август 2015  »
ПнВтСрЧтПтСбВс
     12
3456789
10111213141516
17181920212223
24252627282930
31
Поиск
Друзья сайта
Статистика

Онлайн всего: 1
Гостей: 1
Пользователей: 0
Copyright Academist.moy.su © 2017 Лодки,вёсла и комплектующие для академической гребли Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100