Make your own free website on Tripod.com

Modelarski klub Rijeka

Teorija cirkulacije

Home
NOVOSTI
Nastupi za reprezentaciju Hrvatske
RAD S MLADIMA
Klasa One Metre
Klasa G-70
MICA MALA
REGATE
TRENINZI MK RIJEKA
Teorija jedrenja

Kako nastaju aerodinamicke sile na jedrima i hidrodinamicke sile na kobilici i kormilu

 

 

1. Klasicna teorija – na zalost kriva !

 

Nebrojeno puta sam cuo i procitao u strucnim knigama kako sila u jedrima nastaje zato jer cestice zraka  koje putuju po zavjetrinskoj strani jedra moraju proci dulji put od onih koje prolaze po privjetrinskoj strani. Po toj teoriji, da bi se odogovarajuce cestice koje prolaze po zavjetrinskoj i privjetrinskoj strani u istom trenutku sastale na izlaznom rubu jedra onda one koje idu duljim putem (zavjetrinske) moraju biti brze od onih na privjetrinskoj strani gdje je put kraci. Pozivajuci Bernoullijev zakon koji kaze da je tlak manji gdje je brzina veca i obrnuto zakljucuje se da se zbog gore navedenog na privjetrinskoj strani stvara nadtlak a na zavjetrinskoj podtlak i eto tako nastaje aerodinamicka sila u jedrima koja djeluje prema zavjetrinskoj strani jedra.

 

Nevjerojatno je kako ovu teoriju prihvacaju vec godinama u jedrilicarskim i ostalim krugovima jer je "suplja" na sve strane:

-         Jedro je membrana i prkaticki nema debljine pa je put s zavjetrinske i privjetrinske strane jednak pa prema tome jedro ne bi uopce moglo stvoriti aerodinamicku silu !

-         Model aviona od papira ima krila koja uopce nemaju nikakav profil pa im je duljina gornje i donje strane krila jednaka pa ipak stvaraju aerodinamicku silu koja djeluje prema gore i takvi modeli lete !

-         Kada bi gornju teoriju primjenili na profile krila aviona koji imaju nesimetricne profile pa je put koji cestice zraka prolaze po gornjoj strani krila zaista dulji nego put po donjoj strani krila onda avioni ne bi mogli letiti naglavacke jer bi tada aerodinamicka sila djelovala prema tlu i avion bi se srusio, a to nije tako !

-         Kada bi velicina aerodinamicke sile ovisila o razlici duljine profila s gornje i donje strane onda bi profil krila kao na Slici 1 bio odlican jer je razlika duljine gornje i donje plohe krila daleko vece nego kod klasicnog kapljastog profila

-         Primjenom Bernoullijeve formule na model aviona raspona krila 1 m, povrsine krila 0.16 m2, odnosa duljine po gornjoj strani i donjoj strani profila krila 1.0074,  mase 0.7 kg (6.9 N) i brzine 10 m/s  daje aerodinamicku silu od 0.14 N sto je 50 PUTA MANJE od potrebnog da bi model aviona uopce letio!

g1.jpg
Slika 1


2.  Kako nastaje aerodinamicka sila


Neosporno je da se na zavjetrinskoj strani jedra nalazi podrucje nizeg tlaka, a na privjetrinskoj strani podrucje viseg tlaka ali to NE OBJASNJAVA zasto do toga dolazi i zasto se stvara aerodinamicka sila.


Zrak (kao i voda) je realni fluid koji na povrsini tijela stvara tzv. granicni sloj. Slijedi objasnjenje za jedra. Slicno vrijedi i za kobilicu i kormilo. Slojevi zraka neposredno uz jedro "lijepe" se za jedro i sporiji su od slojeva zraka iznad. Razlog tome je viskoznost svakog realnog fluida pa i zraka. Jedro postavljamo pod nekim kutom prema vjetru (upadni kut) i tada se dogadja sljedece:


-         zbog trenja u realnom fluidu (zraku) pojavljuje se (zalijepljen za jedro) granicni sloj koji je sporiji od susjednog viseg sloja zraka


-         zrak u prvom trenutku pokusava opstrujavati na izlaznom rubu jedra s privjetrinske na zavjetrinsku stranu. Nije potrebna matematika da bi se zamislilo i u praksi dokazalo da zrak ne moze trajno naglo opstrujavati oko ostrog izlaznog ruba jedra (vidi Sliku 2). Zrak se odvaja od izlaznog ruba jedra i tako nastaje polazni vrtlog koji je "krivac" za sve sto ce se nakon toga dogoditi.


-         polazni vrtlog pocinje se vrtjeti suprotno od kazaljke na satu i odlazi iza jedra (vidi Sliku 3)

g2.jpg
Slika 2

g3.jpg
Slika 3

-         Svaka akcija ima svoju reakciju pa tako polazni vrtlog, zbog viskoznosti odnosno sila trenja zraka, pokrece drugi vrtlog koji se vrti oko jedra i to u smjeru kazaljke na satu. (vidi Sliku 4) Ova cinjenica poznata je od prve polovice 20. stoljeca medju aerodinamicarima, a 1973. godine je A.E. Gentry (Boeing Commercial Airplane) na ovu temu objavio vise clanaka i fotografija u casopisu "SAIL".

-         Iz Slike 4 jasno je da se brzina i smjer vrtnje vrtloga sa zavjetrinske strane jedra zbraja s brzinom i smjerom prividnog vjetra pa je rezultat povecanje brzine i smanjenje tlaka. S privjetrinske strane smjer vrtnje vrtloga je takav da se brzina prividnog vjetra odbija od brzine vrtnje vrtloga pa dolazi do pada brzine odnosno povecanja tlaka. Rezultat je stvaranje aerodinamicke sile.

g4.jpg
Slika 4

-         Ljudi ne vjeruju ako nesto ne vide, pa ako i vi spadate medju takve i nemate pametnija posla, napunite kadu u kupaonici s 10 cm vode i u tu vodu posipajte puder, papar, finu piljevinu ili nesto slicno sto ce vam omoguciti da vidite strujanje vode. Uzmite komad tvrdjeg papira (kartona) dimenzija 10 x 15 cm. Lagano savite taj karton kako bi ste dobili profil slican jedru. Tako dobiven profil lagano uronite okomito u vodu na desnoj stani kade. Pricekajte da se voda smiri. Povucite lagano prema lijevo profil kroz vodu tako da osigurate upadni kut profila prema smjeru povlacenja kroz vodu. Najprije cete vidjeti stvaranje polaznog vrtloga na desnoj strani kade (iza profila). Kada s profilom dovucete do desne strane kade naglo izvucite profil iz vode. Na lijevoj strani imat cete veliki vrtlog koji se okrece u smjeru kazalkje na satu, a na desnoj strani kade imat cete manji polazni vrtlog koj se vrti u smjeru suprotnom od kazaljke na satu. (vidi Sliku 5) Na kraju ovog velikog eksperimenta pocistite kadu!

-         Gore navedeno je medju aerodinamicarima poznato kao teorija cirkulacije.

g5.jpg
Slika 5

Naravno da i teorija o "sapnici" izmedju floka i glavnog jedra po kojoj se strujanje izmedju floka i glavnog jedra ubrzava zbog  uskog prolaza izmedju izlaznog ruba floka i zavjetrinske strane glavnog jedra nije tocna. Navodno se zbog velike brzine u "sapnici" tlak smanjuje pa tako pomaze vec stvorenom podtlaku na zavjetrinskoj strani glavnog jedra. Ako nacrtate vrtloge oko floka i glavnog jedra na temelju Slike 4 odgovor ce vam se sam ukazati, ako ne cekajte sljedecu priliku kada budem imao vremena za filozofiranje.

 

Robert Grubisa

 

Rijeka, 22.05.2005.