Foro Navegantes

(04-07-2022, 09:37 PM)caribdis escribió: [ -> ]7- En el caso general, pero izando velas y poniendo el barco a ceñir, el barco empieza a moverse y aparece un aparente. La velocidad es de nuevo 3 nudos con respecto al agua. Con la velocidad sobre el agua (STW) y el aparente del equipo de viento podemos obtener el viento “real” (composición del viento geográfico y el de corriente.

Si queremos obtener la corriente podemos restarle vectorialmente a la velocidad sobre el fondo (SOG) la velocidad del barco (STW) y la sabremos. Sabiendo la corriente podemos saber también el viento geográfico.




Me corregís si me he equivocado en algo.

Y por supuesto habrá matices de si el viento cambia en altura, con la escora, si la corredera mide bien al no venir el flujo de proa, etc, etc..

Un saludo!

Caribdis, está muy bien. (Con la tontería que he comentado antes: STW no es exactamente igual a SOG).
El ángulo del viento geográfico (yo también lo llamo así) se indica internacionalmente como TWD (True wind direction).

A partir de este gráfico vectorial, lo interesante sería trazar otro con el viento amurado a la otra banda, y comparar qué diferencias aparecen en HDG y COG. De esa manera se puede demostrar que es necesario calcular un "viento real" (Definido así internacionalmente) usando STW para que su ángulo no cambie en las dos amuras por influencia de la corriente.

Es ciertamente complejo prever el COG/SOG que tendría el barco amurado a la banda opuesta. (Estribor en este caso). Los computadores de regata pueden extraer Corriente y Abatimiento de la deriva total, usando la fórmula empírica: abatimiento = K * escora / STW al cuadrado.
Según los casos, encontraremos que corriente y abatimiento se suman o se restan (podemos abatir en el mismo sentido de la corriente, o en sentido contradio). Todo vectorial, claro...

Tenemos COG/SOG y BRG actuales navegando con el viento en la amura de babor.
Si viramos, el nuevo heading sería HDGn = HDG - 2 * TWA. (TWA, con respecto al agua). Si sale negativo: HDGn = 360 - HDGn.
Con el ángulo HDG + deriva total en la amura contraria calcularemos COG/SOG teórico en esa otra amura, y si comparamos con el ángulo BRG hacia el waypoint, sabremos qué bordo es más efectivo.

Bueno, aún hay que extraer VMC tanto en una banda como en otra para comparar. Esto es VMC = SOG * cos (BRG - COG)
Nota: BRG y COG expresados en ángulos de -180 a +180 grados, o de -PI a +PI radianes.

Las definiciones de VMC y VMG las dejo de momento.

Lógicamente, no podemos ponernos a calcular senos, cosenos, arcos tangente, cuadrados y raíces cuadradas pegando saltos y con rociones. Para eso están los computadores de regata.

Caribdis, dime con qué haces esos gráficos. En el milenio pasado yo dibujaba con Autocad, ahora con freecad, pero no sirve para eso. Me das envidia...

HP-9816

https://www.hpmuseum.net/display_item.php?hw=4

Esta es la Máquina que vendía George Hazen (1982-) con un programa para cascos y un programa para calcular la velocidad y el ángulo de ceñida

20 mil dólares de entonces (!)

El primer cliente fue Bruce Farr y el segundo Steve "el puto amo" Dashew

https://setsail.com/

El invento se fue propagando por los estudios de arquitectura naval y el programa de predicción de velocidad de Hazen su núcleo está ahora en muchos por ejemplo ORC_VPP

Una pieza clave es la astuta y muy elegante transformación-simplificación geométrica que hizo Hazen para el cálculo del "Viento Aparente Efectivo"

...

La máquina cuentan que tardaba 45 minutos en encajar los Números del barquito

La transformación-simplificación de Hazen es de una gran elegancia: en vez de escorar el velero escoró el viento

Divide el Viento Real en dos componentes: Velocidad_1 y Velocidad_2

Velocidad_1 del viento real es el componente en la dirección de la marcha del velero = Velocidad del velero + Velocidad del viento real x Coseno de su Ángulo

Velocidad_2 del viento real es (y aquí está el truco) la componente perpendicular al palo = Velocidad del viento real x Seno de su Ángulo x Coseno de la Escora del velero

Y ya tá

Ángulo del Viento Aparente Efectivo = Arcotangente (V_2 / V_1)

Velocidad del Viento Aparente Efectivo = Raíz Cuadrada de (V_2 elevado al cuadrado + V_1 elevado al cuadrado)

...

George Hazen (-2020) Descanse en paz

La formulación del Ángulo de Ceñida respecto al Viento Aparente Efectivo, en cambio, es mucho más antigua

Es de Frederick Lanchester

https://es.m.wikipedia.org/wiki/Frederick_Lanchester

Ángulo de Ceñida respecto al Viento Aparente Efectivo = Arcotangente (Hydro_Drag / Hydro_Lift) + Arcotangente (Aero_Drag / Aero_Lift)

Tal vez se podría expresar de la siguiente forma

Ángulo de Ceñida respecto al Viento Aparente Efectivo =

Arcotangente del (Arrastre HidroDinámico del Casco y sus Apéndices + la componente en la dirección de la marcha del Arrastre AeroDinámico de la obra muerta del casco Cascarón / (dividido entre) la Hidro Fuerza Lateral o Fuerza de Sustentación de la Orza, la pala del Timón y una migaja el casco)

+

Arcotangente del (Arrastre AeroDinámico del Aparejo es decir las Velas, el palo, los cables y los cabos / (dividido entre) la Aero Fuerza Lateral de las Velas o Fuerza de Sustentación de las Velas)

...

El invento parece prometedor. Creo que la clave para comprenderlo está en el ejemplo que ponen de dos barcos navegando con el viento real de aleta alrededor de un cilindro. Las palas del "ventilador" son como dos barcos de vela que, empezando con un viento real de aleta, acaban navegando de ceñida.

(05-07-2022, 12:44 PM)U25 escribió: [ -> ]La formulación del Ángulo de Ceñida respecto al Viento Aparente Efectivo, en cambio, es mucho más antigua

Es de Frederick Lanchester

https://es.m.wikipedia.org/wiki/Frederick_Lanchester

Ángulo de Ceñida respecto al Viento Aparente Efectivo = Arcotangente (Hydro_Drag / Hydro_Lift) + Arcotangente (Aero_Drag / Aero_Lift)

Tal vez se podría expresar de la siguiente forma

Ángulo de Ceñida respecto al Viento Aparente Efectivo =

Arcotangente del (Arrastre HidroDinámico del Casco y sus Apéndices + la componente en la dirección de la marcha del Arrastre AeroDinámico de la obra muerta del casco Cascarón / (dividido entre) la Hidro Fuerza Lateral o Fuerza de Sustentación de la Orza, la pala del Timón y una migaja el casco)

+

Arcotangente del (Arrastre AeroDinámico del Aparejo es decir las Velas, el palo, los cables y los cabos / (dividido entre) la Aero Fuerza Lateral de las Velas o Fuerza de Sustentación de las Velas)

...

Es probable que se siga usando esto para el diseño de cascos, aunque con mucha ayuda de simuladores, modelos a escala y canales. (Factores de Reynolds y cosas de ésas aplicables cuando se usan modelos a escala).
La asignatura de Mecánica de Fluídos fue un hueso duro de roer...

Pero cuando el "bicho" está en marcha, en tiempo real, los cálculos se basan en lo que hemos comentado antes.

(05-07-2022, 12:49 PM)Werke escribió: [ -> ]El invento parece prometedor. Creo que la clave para comprenderlo está en el ejemplo que ponen de dos barcos navegando con el viento real de aleta alrededor de un cilindro. Las palas del "ventilador" son como dos barcos de vela que, empezando con un viento real de aleta, acaban navegando de ceñida.

El enfoque me parece tremendamente ingenioso, en vez de hacer un artefacto con un eólico que mueve unas ruedas, son las ruedas las que mueven un enorme ventilador, y las palas están realmente ciñendo y avanzando a velocidad mayor que el viento que las impulsa.  

En un barco sería tener una hélice que absorbiera energía de la velocidad del barco y la utilizase en mover un enorme ventilador en el aire...suena antinatural, pero a veces la realidad supera a la imaginación...a quien se le ocurriría hacer una rueda partiendo de conceptos teóricos? o una bicicleta?...pero si te vas a caer seguro!!!

El "problema" es que cada uno -y yo el primero- toma su sistema de referencia.

P.e. barco fondeado, viento real 0, zona de corriente de 5 nudos. Aparente marca 0 y obviamente 1 anemómetro anclado en la superficie terrestre marca 0

Hasta aquí, creo que todos estamos de acuerdo.

Si ahora calculamos en el barco 1 viento "real" usando el STW, nos va a medir 5 nudos de viento real, a pesar de que no se mueve nada y que no hay ningún viento en ningún sitio, si nos ponemos a fumar, el humo va a subir vertical.

Yo, sinceramente, y a pesar de ser 1 pesado, no me creo que haya ese "viento" real.

Y paro, que parezco U25 V2...

(05-07-2022, 05:14 PM)jiauka escribió: [ -> ]El "problema" es que cada uno -y yo el primero- toma su sistema de referencia.

P.e. barco fondeado, viento real 0, zona de corriente de 5 nudos. Aparente marca 0 y obviamente 1 anemómetro anclado en la superficie terrestre marca 0

Hasta aquí, creo que todos estamos de acuerdo.

Si ahora calculamos en el barco 1 viento "real" usando el STW, nos va a medir 5 nudos de viento real, a pesar de que no se mueve nada y que no hay ningún viento en ningún sitio, si nos ponemos a fumar, el humo va a subir vertical.

Yo, sinceramente, y a pesar de ser 1 pesado, no me creo que haya ese "viento" real.

Y paro, que parezco U25 V2...

Barco fondeado no navega. No es aplicable nada puesto que es como estar en tierra.
No obstante, no te obsesiones con qué viento es más real que el otro, sino qué viento nos brinda mejores cálculos para navegar a vela sobre el agua. Ese viento es el que se toma como TWS/TWA.

Por mi parte, también he terminado de dar la brasa, y pido disculpas si he resultado repelente o pesado. Sólo intervendré si alguien me pincha directamente.

(05-07-2022, 05:14 PM)jiauka escribió: [ -> ]El "problema" es que cada uno -y yo el primero- toma su sistema de referencia.

P.e. barco fondeado, viento real 0, zona de corriente de 5 nudos. Aparente marca 0 y obviamente 1 anemómetro anclado en la superficie terrestre marca 0

Hasta aquí, creo que todos estamos de acuerdo.

Si ahora calculamos en el barco 1 viento "real" usando el STW, nos va a medir 5 nudos de viento real, a pesar de que no se mueve nada y que no hay ningún viento en ningún sitio, si nos ponemos a fumar, el humo va a subir vertical.

Yo, sinceramente, y a pesar de ser 1 pesado, no me creo que haya ese "viento" real.

Y paro, que parezco U25 V2...

Vete poco a poco, tienes el barco fondeado, viento real cero y corriente de 5 nudos pasando alrededor del barco..

Levanta el ancla, sin izar velas, es esta situación:



El agua ha dejado de moverse alrededor del barco y el barco flota libre en la corriente. Hay clarisimamente un viento de 5 nudos de norte que mide nuestro anemómetro. El humo no sale vertical. Con este viento se puede navegar, es siempre de norte, de la dirección de la corriente, y nuestro barco flota libre sobre el agua que también va a 5 nudos sobre el fondo en dirección norte. 

Izamos velas y el barco navega con ese viento, puede ceñir contra él y moverse con respecto al agua que tiene alrededor. Por que no?



Lo de que el viento le viene siempre al barco por la proa no tiene sentido, flotamos libremente sobre el agua arrastrada por la corriente, una bicicleta no puede ir de lado, un barco si. La energía que usa no es la del viento geográfico porque no hay, pero la corriente tiene energía y el barco aprovecha el viento relativo que aparece al moverse dentro de una masa de aire quieta. Para ceñir, para virar, para ponerse al través, aleta o para ponerse de popa.

Por que no? no existe el tide wind y se compone con el viento geográfico para producir el viento que se percibe en un barco que va a la deriva en una corriente?

Calculando

Calculando la Ceñida ... vemos

El Aparejo de un Balandro (que construye 1 Ala con 2 Velas) es espectacularmente eficiente, su Ángulo de Arrastre AeroDinámico puede acercarse a 11 grados = por ejemplo con 400 Newtons de Arrastre (Drag) es capaz de producir 2000 Newtons de Sustentación (Lift)

Es un avioncito de antes de la primera guerra mundial ... aterrizando, con un enorme Ángulo de Ataque

Pero, claro, lo que fastidia la Ceñida es gran ángulo del Arrastre HidroDinámico ... más ... más toda la "resistencia parásita" de la obra muerta del casco Cascarón (y su chirimbolada: desde guardamancebos a las antenas y los cuernos del patrón pasando por la barbacoa)

En serio: el Aero Arrastre del Cascarón cuando el viento sube es cifra tremenda ... Y además hay que tener en cuenta (falta arriba) la Aero Fuerza Lateral del Casco Cascarón

...

Por ejemplo

6 nudos de Velocidad de un velerito avanzando contra 22 nudos de Viento

+ 11 grados del Arrastre AeroDinámico del Aparejo
+ 5 grados de la Aero Fuerza Lateral del Casco
+ 24 grados del Arrastre HidroDinámico más Aero Arrastre del Casco
+ 1 grado por la Escora

41 grados respecto al Viento Aparente realmente real
51 grados respecto al Viento Atmosférico
36 grados entre la Proa y el Viento

...

Royal Aircraft Factory

Royal Aircraft Factory construyó 1 Ala con 9 piezas consiguiendo con un Ángulo de Ataque de 42 grados ... un Alucinante Coeficiente de Sustentación de 3,9

El Coeficiente de Sustentación del Aparejo de un Balandro se mueve entre 1,5 y 0,8

Pero, claro, la machada de Royal Aircraft Factory no tiene utilidad práctica pues consigue un montón de Sustentación ... con un montonazo de Arrastre

La cosa de con cuantos elementos construir un Ala depende del Ángulo de Ataque y la Velocidad del Viento

Así por ejemplo Si quitamos el Casco Cascarón y ponemos el velero sobre patines de hielo ... pues entonces ceñirá más o menos a 11 grados y el Foque desaparece

Y si abrimos el rumbo a 40 grados pues tal vez merece la pena izar 3 elementos

El Ala que fabrica el Balandro con 2 piezas o elementos es realmente eficaz para ceñir a 20-30 grados entre la Proa y el Viento

...

Total

Pedazo de Ala de Balandro de 2 piezas, conjunto muy eficiente ... Peeero ... Tiene que arrastrar tremendo Carromato por el Agua y contra el Viento

En el ejemplito de arriba que estuve ayer calculando

Contabilidad

Arrastre por el Rozamiento con el Agua de la Carena del Casco: 138 Newtons
Rozamiento de la Orza: 27 Newtons
Bulbo de la Orza: 13 Newtons
Pala del Timón: 15 Newtons
Suma: 193 Newtons que lo subimos x 1,1 por rugosidad y percebes = 212 Newtons

Formación de la Ola del Casco (Froude 0,4) = 280 pedazos de Newtons a 6 nudos a toda máquina

Arrastre por la ola de la Orza: no lo he calculado
Arrastre por la interacción entre la Ola de la Orza y la Ola del casco: mucha trabajera y solo quería calcular un ejemplo

Arrastre inducido de la Orza: 69 Newtons
Arrastre inducido de la pala del Timón: 38 Newtons
Arrastre inducido de la Carena: 30 Newtons

Ya nos vamos a 629 Newtons

Que por una poca de olita porculera x 1,1

Ya estamos por alrededor de 700 Newtons

Más

Aero Arrastre del Casco Cascarón: 200-250 Newtons toma yá

Total

La cosa se pone en digamos 900-950 Newtons y hay que ir pensando en sacar del Aparejo 1000 Newtons de Fuerza de Avance

...