注意:該問題最初出現在物理站點(請參閱此處),但因題外而被關閉。哎呀!
如果海上船隻可以通過將風的反向作用力(使用帆)轉換為側向力,從而以鋸齒狀的方式固定,那麼該側向力可以通過抵禦(固定)水而轉變為前向力通過方向舵...
源:另一個stackexchange問題
...角色的作用原理不完全相同的風水逆轉---就像在上面有固定空氣的河流中?也就是說,只要河上的空氣不流動,河船能否順流而下? 是否有條件合適的河流才能做到這一點?不會起作用,曲折的電纜會延伸到河上嗎?
注意:該問題最初出現在物理站點(請參閱此處),但因題外而被關閉。哎呀!
如果海上船隻可以通過將風的反向作用力(使用帆)轉換為側向力,從而以鋸齒狀的方式固定,那麼該側向力可以通過抵禦(固定)水而轉變為前向力通過方向舵...
源:另一個stackexchange問題
...角色的作用原理不完全相同的風水逆轉---就像在上面有固定空氣的河流中?也就是說,只要河上的空氣不流動,河船能否順流而下? 是否有條件合適的河流才能做到這一點?不會起作用,曲折的電纜會延伸到河上嗎?
關閉物理SE時感到羞恥。
儘管是可選的,但無需大頭釘。船隻是直接順風行駛,而不是順風行駛。
有一個因子稱為速比(SR),即船速除以真實風速(TWS)。 TWS是風速和水速之間的標量差。並且存在相關的真實風向角(TWA),即風相對於所需船舶航向的角度。如果河流在流動並且空氣穩定,那麼您需要一個大於直接順風的速比才能上河,或者需要一個大於1.414的速比來順風135度。沒有多少船可以做到這一點。美洲杯杯賽的最後一代可以。為了回答您的問題,這是一個長期的挑戰,我相信這可能是由定制風帆衝浪者首先進行驗證的,大約二十年前,這名風帆衝浪者約有四個人。不過,這些全都來自記憶。還存在風力道具/水輪機船,其中水道具驅動風力渦輪機。它們可以比風更快地順風行進。
所有這些DDWFTTW設備的關鍵是通過水(或在地面上)的速度比通過空氣的速度快,因此您可以發電從較快的流(即水)中提取出來,然後將其輸送到較慢的流(即空氣中)。即使系統效率不高,您也可以產生淨推力。現在,如果淨推力超過了船隻在河流流速下的阻力,則可以向上游行駛。
請參閱此處,討論什麼構成相同的問題- https://www.boatdesign .net / threads / ddwfttw-direct-downwind-faster-than-the-wind.25527 /
Blackbird- https://en.wikipedia.org/wiki/Blackbird_ (land_yacht)
一些概念證明視頻-
http://www.youtube.com/watch?v=aJpdWHFqHm0
https://www.youtube.com/watch?v=xHsXcHoJu-A
河流水流產生的流體動力壓力等於
$$ P_ {hydrodynamic} = 1/2 \ rho v ^ 2 $$ span >
如果我們可以利用此壓力進行工作,則可以用它來將船向上游移動。
一個實際的解決方案是,像使用的槳輪一樣河船轉動絞盤,將錨定在上游岸上的電纜錨固在所需的目的地。
可能是。對於帆船而言,漂浮在停滯空氣包圍的河流中和漂浮在流動空氣(風)包圍的停滯水中之間沒有區別。在兩種情況下,船都會“感覺到”相對風。唯一的問題是帆船能否比向下游流動的速度更快地向上游航行。
此處的相關航海術語是“速度變好”(VMG),即船可以通過來回航行直接在上風航行的速度。 高性能賽車遊艇的VMG通常會超過實際風速,有時甚至會達到2倍。因此,至少從理論上講,現代遊艇能夠航行-
然而,有兩個注意事項:這些速度的壯舉通常是在大風條件下實現的,因此,您的河流可能必須非常快速地流動才能起作用。而且,正如評論中指出的那樣,河流中的水流速度不是平滑而均勻的;而是在水流中流動。有可能對您不利的各種渦流和邊緣效應。
在《美國航空航天學會》(AIAA)期刊上有一篇精彩的文章(80年代?也許是70年代?),設想了一種帆船,它只是與水箔(龍骨)相連的機翼(帆)。根據密度比,翼型(IIRC)應該比水箔大80倍。然後想像一下住在地面上騎在水箔上的人,以及生活在空中騎在水箔上的人。就像地面居民不會想到順風航行一樣,空中居民也不會想到順風航行。坐標的自然原點位於空氣點和水點之間。通過使一根箔紙羽化並垂直旋轉另一箔紙,您可以輕鬆地在任一方向上獲得一半的風速。真正的問題是,通過達成目標,您可以做得更好嗎?經驗是肯定的,因為帆船可以在地面固定坐標系中與天氣保持距離。您的問題是相反的,因此結構正確的船隻應該能夠在地面固定坐標系中與水保持一定距離。
考慮一下圖表。為了改變參考系,電流必須以與綠點上方箭頭相反的方向從左向右推動船。這樣的結果將是“視風”在所示方向上產生力。
不幸的是,該方向(至少部分地)與當前方向相同。帆將使您能夠越過水流,但永遠不會產生會反作用於水流方向的力。