Интерпретация переменных работы лопасти

В этой статье мы попытаемся просуммировать предыдущие данные по работе лопасти, определить целевые величины и практические рекомендации.

Поскольку Коэффициент Сопротивления лопасти DFb (Рис.1,а) стремится к бесконечности в критических точках T0c в захвате и T0f в конце проводки, где скорость лопасти в воде пересекает нулевую линию, это затрудняет его анализ, и была определена обратная переменная Коэффициент Сплывания лопасти SFb (Рис.1,b):

SFb = Vbb * abs(Vbb) / Fb (1)

где Fb – нормальное усилие на лопасти, Vbb - нормальный компонент скорости лопасти в воде, включая изгиб весла. В этом случае SFb = 1 / DFb, когда скорость лопасти Vbb положительна, но когда Vbb становится отрицательной в захвате и в конце, SFb сохраняет ее знак и также становится отрицательной. Если DFb показывает сопротивление движению лопасти в воде, SFb отражает ее сплывание, аналогично электрическому сопротивлению и проводимости.

Также, коэффициент Неэффективности лопасти Nb (Рис.1,d) можно определить, как обратную величину к КПД лопасти Eb:

Nb = Pw / P (2)

где P – мощность гребли, приложенная к веслу, Pw - потери мощности на сплывание лопасти. Поскольку Nbl = 1 - Eb, тогда Nbl пересекает ноль и становится отрицательной, когда Eb становится выше 100%. Если Eb – есть часть мощности гребли потраченная на продвижение системы, Nbl - есть доля энергии, потраченная на сплывание лопасти в воде.

Поскольку лопасть лишь частично погружена до и после критических точек T0c и T0f (НБГ 2018/06), мы решили анализировать лишь часть проводки между ними. Средний коэффициент сопротивления был определен:

DFb.a = Fb.a / Vb.a2 = Fb.a / (Lb / Tc-f)2 (3)

где Vb.a – средняя скорость лопасти и Fb.a – среднее усилие на лопасти между критическими точками, Lb - перемещение (сплывание) лопасти, время Tc-f = T0f - T0c

Большой массив данных, измеренным системой BioRow (n=28252) был проанализирован по определениям работы лопасти выше. Высокая положительная корреляция r=0.72 была обнаружена между КПД лопасти Eb и коэффициентом ее сопротивления DFb, и такая же – между Nb и SFb, что означает – 51% вариации Eb объясняется вариацией DFb, и наоборот. Остаточная вариация, в основном, относится к влиянию темпа гребли SR и скорости лодки Vb, где более высокие значения приводят к повышению КПД (r=0.22 с SR и r=0.28 с Vb), но к снижению DFb (r=-0.13 с SR и r=-0.18 с Vb). Корреляции с Nb и SFb были инвертированы к величинам выше.

· Коэффициент Сопротивления - есть мера АБСОЛЮТНОГО сопротивления лопасти в воде, которое несколько снижается (сплывание повышается) при повышении темпа и скорости лодки, поскольку лопасть сплывает больше при более высоких усилиях и мощности.

· КПД лопасти – есть мера продвигающей мощности, как ОТНОСИТЕЛЬНОЙ части общей мощности. КПД возрастает при высоких темпах и скоростях, поскольку общая мощность возрастает более значительно, чем сплывание лопасти.

Средний DFb на каждое парное весло составил около 85% от распашного, так что общий DFb на парника был более чем на 70% выше, чем на распашника (Табл.1). Однако, КПД лопасти Ebl был лишь на 1% выше в парных лодках, чем в распашных. Крупные лодки имели более высокие величины Ebl and DFb.

В командных лодках, гребцы прикладывающие более высокие усилия и мощность, обычно имеют несколько сниженный КПД лопасти Ebl (r=-0.17 с относительной мощностью) и DFb (r=-0.06).

Рис.1 ясно показывает, что КПД лопасти Ebl и DFb наименьшие в середине проводки (самые высокие факторы Неэффективности Nbl и Сплывания SFb). Если разделить продвигающую фазу от T0c до T0f на три равных периода, то средние величины Ebl соотносятся, как: 105.8%-96.2%-97.9%, и для DFb: 107.5%-83.8%-108.7% от средних значе за всю фазу. Это означает, что начало и конец проводки – наиболее эффективные зоны для продвигающей работы лопасти, а наибольшие потери энергии на сплывание происходят в середине гребка.

©2018 Валерий Клешнев