윙테일

Wingsail
2010 America's Cup의 BMW Oracle Racing USA 17, 주 날개가 단단하고 앞부분에는 전통적인 지브가 있습니다.
날개에 가해지는 힘(녹색 = 들어올림, 빨간색 = 끌림).

윙테일, 트윈스킨[1] 세일 또는 더블스킨[2] 세일(double skin sail)은 기존의 돛 대신 해상 선박에 장착되는 가변 캠버 공기역학 구조입니다.날개날개는 비행기의 날개와 유사하지만, 양쪽에 양력을 제공하여 어느 쪽이든 착륙할 수 있도록 설계되어 있다.날개는 플랩으로 캠버를 조정하는 반면, 날개는 유연하거나 접합된 구조(하드 날개의 경우)로 캠버를 조정합니다.날개는 일반적으로 가볍고 강하기 위해 탄소 섬유로 만들어진, 고정되지 않은 스파에 장착됩니다.날개의 기하학적 구조는 기존의 돛보다 더 많은 양력과 더 나은 양력 대 드래그 비율을 제공합니다.날개는 기존 [3]돛보다 더 복잡하고 비싸다.

서론

Oracle AC45 레이싱용 쌍동차의 날개 상단

날개는 날개 모양을 만드는 두 가지 기본 구조, 즉 "부드럽다"와 "하드하다"로 구성되어 있으며, 둘 다 고정되지 않은 회전 [4]돛대에 장착되어 있다.단단한 날개가 보트에서 꺼낼 때만 보관되는 단단한 구조인 반면, 부드러운[5][6] 날개는 [4]굴리거나 기내에서 보관될 수 있습니다.

L. Francis Herreshoff는 회전하는 스파에 앞쪽 가장자리가 부착된 두 개의 돛을 가진 지브와 메인 장치를 가진 선구자 장치를 개척했습니다.C Class Catamaran 클래스는 60년대부터 레이싱 컨텍스트에서 날갯짓을 실험하고 다듬어 왔습니다.영국인 John Walker는 화물선에서 날개의 사용을 탐구했고 1990년대에 요트 요트에 대한 최초의 실용적인 응용 프로그램을 개발했습니다.윙테일은 옵티미스트 딩기 및 레이저와 같은 소형 선박, 순항 요트, 특히 USA-17과 같은 고성능 멀티헐 경주 범선에 적용되었습니다.가장 작은 배는 수동으로 밟는 단일 날개를 가지고 있다.크루징 리그는 사용하지 않을 때 낮출 수 있는 소프트 리그가 있습니다.고성능 리그는 대부분의 경우 견고한 컴포넌트로 조립되며, 해안측 기기에 [3]의해 스텝(설치) 및 스텝 해제되어야 합니다.

캠버 조정

에어로포일의 단면이 캠버 라인을 나타냅니다.

윙 데일은 택 및 [7][page needed]풍속에 따라 캠버(에어로포일의 상단 표면과 하단 표면 사이의 비대칭)를 변화시킵니다.윙세일은 바람 부는 쪽의 곡률이 커짐에 따라 효율이 높아집니다.바람 방향은 각 택에 따라 변하기 때문에 항행 곡률도 변해야 합니다.이것은 전통적인 돛에서 수동적으로 일어나며, 각각의 돛에 바람을 가득 채웁니다.윙테일에서 캠버를 변경하려면 메커니즘이 필요합니다.또한 윙 데일은 캠버를 변경하여 풍속을 조정합니다.항공기에서 플랩은 날개의 캠버 또는 곡률을 증가시켜 낮은 공기 속도(공기를 통과하는 속도)에서 날개가 생성할 수 있는 최대 리프트 계수(양력)를 증가시킨다.윙세일은 풍속이 변화함에 따라 캠버 조정의 필요성도 동일합니다. 즉, 풍속이 증가할수록 캠버 곡률이 직선화되고 [3]감소될수록 캠버 곡률이 커집니다.

캠버 조정 메커니즘은 부드러운 날개와 딱딱한 날개에서 유사합니다.각각 캠버에 대해 독립적으로 조정되는 독립적인 선행 및 후행 에어포일 세그먼트를 사용합니다.보다 정교한 리그를 통해 수면 위 높이에서 캠버를 가변적으로 조정하여 풍속 증가를 [3][8]고려할 수 있습니다.

기존 범선 장치와의 비교

기존의 전방 및 후방 장치의 돛대를 지탱하는 연결 장치의 존재는 날개 날개의 좁은 코드보다 덜 효율적인 형태로 돛 형상을 제한합니다.그러나 기존의 돛은 리프팅으로 풍속을 조절하는 것이 간단하다.날개날개는 일반적으로 고정된 표면 영역입니다.기존 돛은 쉽게 감을 수 있으며, 일부 유연한 날개는 사용하지 않을 때 떨어질 수 있습니다. 바람에 노출되는 것이 [3]바람직하지 않을 경우 단단한 날개는 제거해야 합니다.

돛의 포인트

Nielsen은 다양한 돛 지점에 대해 기존 돛과 비교하여 날개 [3]날개의 효율성을 다음과 같이 요약했습니다.

  • 근접 주행:외관상 풍속 30°에서 윙세일은 기존의 돛 플랜에 비해 10도 정도의 공격각과 더 많은 양력을 가지고 있으며 지브 15°, 메인테일 20°의 공격각을 가지고 있다.
  • 빔 리치:90°의 외관상 풍속에서는 보트 건너편에 위치한 날개날개가 날개로서 효율적으로 기능하여 전진 양력을 제공하는 반면, 기존의 돛 플랜의 지브는 날개로서 형상화하기가 어렵습니다(주 돛은 여전히 상대적으로 효율적입니다).
  • 넓은 범위: 135°의 외관상 바람에서 날개날개는 여전히 날개로서 효율적으로 기능하는 방식으로 완화될 수 있지만, 지브와 주 돛은 더 이상 양력을 제공하지 않습니다. 대신 바람에 수직으로 나타나 항력만으로 힘을 제공합니다.

레퍼런스

  1. ^ Reed, Dave (August 27, 2019). "Intel on the AC75's Twin-Skin Main". Sailing World. Retrieved 2020-12-28.
  2. ^ Griffin, Jack (August 27, 2018). "AC75 Double Luff Mainsail". www.sail-world.com. Retrieved 2020-12-28.
  3. ^ a b c d e f Nielsen, Peter (May 14, 2014). "Have Wingsails Gone Mainstream?". Sail. Retrieved 2015-01-24.
  4. ^ a b Nielsen, Peter (August 2, 2017). "Have Wingsails Gone Mainstream?". Sail Magazine. Retrieved 2021-03-24.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  5. ^ Heppell, Toby (2021-02-26). "America's Cup: Our analysis of INEOS' development". Yachting World. Retrieved 2021-03-24.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  6. ^ Reynolds, Pat (2016-01-13). "What's In A Rig? - Wingsail". American Sailing Association. Retrieved 2021-03-24.{{cite web}}: CS1 maint :url-status (링크)
  7. ^ Houghton, E. L.; Carpenter, P. W. (2003). Butterworth Heinmann (ed.). Aerodynamics for Engineering Students (5th ed.). ISBN 0-7506-5111-3.
  8. ^ Widnall, Sheila; Cornwell, Hayden; Williams, Peter (2014). "Effects of Spanwise Flexibility on Lift and Rolling Moment of a Wingsail". Widnall. Massachusetts Institute of Technology Department of Aeronautics and Astronautics. hdl:1721.1/92344.

외부 링크