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curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.blogdelg.es/wp-content/up...ll-Ferrari.jpg
http://cdn2.carbuyer.co.uk/sites/car...arter-main.jpg un Fórmula 1 tiene un Coeficiente de resistencia aerodinámica de alrededor de 1 un Toyota Prius tiene un Coeficiente de resistencia aerodinámica de 0,25 ¿por qué? Pues porque el Formula 1 obtiene Fuerza del aire gracias a un Ala, un alerón en la popa, y esa fuerza no sale gratis, sino que cuesta una pasta en términos de resistencia aerodinámica |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_3_47_39.JPG
Lift = sustentación aerodinámica Drag = resistencia aerodinámica a la fuerza en la dirección del aire le llamamos "resistencia" o "arrastre", una drag queen era una reinona que arrastraba por el suelo tremenda falda a la fuerza perpendicular a la dirección del aire le llamamos "sustentación" aunque en un velero le podemos llamar "fuerza lateral" y en un coche de Formula 1 no se me ocurre como llamar a "Lift", pues el coche de Formula 1 no usa la sustentación para volar, sino justo lo contrario para no despegarse del suelo |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://assets.blog.hemmings.com/wp-c...00-700x578.jpg
Mercedes-Benz W201 Coeficiente de arrastre 0,33 supongamos que este bicho tiene 2 metros cuadrados visto desde frente, y supongamos que corre a 20 nudos, entonces la estimación de la resistencia aerodinámica o arrastre aerodinámico es bien sencillo: Coeficiente (0,33) x la velocidad del viento al cuadrado (20 x 20) x 0,16 [este 0,16 es por comodidad y dentro del 0,16 va empaquetada la densidad del aire y lo necesario para mezclar nudos y metros] x 2 metros cuadrados = = 42 Newtons https://encrypted-tbn0.gstatic.com/i...dRP94xn9S9DWuE una driza, Coeficiente de arrastre 1,1 3 drizas de 10 metros y 10 mm = 0,3 metros cuadrados y sopla 20 nudos de viento aparente arrastre = 1,1 (Coeficiente) x velocidad del viento al cuadrado (20 x 20) x 0,16 x 0,3 metros cuadrados = 21 Newtons https://encrypted-tbn2.gstatic.com/i...EI_5XLoT9fIqIw una capota de digamos 3 metros cuadrados, Coeficiente de arrastre pues no sé, pero a ojo de buen cubero digamos que 0,6 arrastre = 0,6 (Coeficiente) x velocidad del viento al cuadrado (20 x 20) x 0,16 x 3 metros cuadrados = 115 Newtons |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
Hombre
el mercedes, si tiene un coeficiente de arrastre de 0.33, no puedes entonces contar el area como un rectangulo que proyectado en vertical tiene 2 m cuadrado. Si fuera así, entonces el coeficiente de arrastre de un cuadrado vertical es de 0.8 |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
Sobre el área de referencia
el "área de referencia" en un coche es el área frontal el "área de referencia" en una vela es su superficie el "área de referencia" en un casco de un velero ciñendo es su superficie lateral por el seno del ángulo del viento aparente |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
https://upload.wikimedia.org/wikiped...SideBySide.jpg
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_11_00_32.JPG la fotografía de la izquierda de 1901 y la fotografía de la derecha de 1902 son el testimonio gráfico del momento crucial en esta historia de la sustentación (Lift) y el arrastre (Drag) el arrastre ... arrastra hacia popa el resultado (R) en 1901 el ángulo de arrastre (e) era muy grande y después de horas y horas recopilando datos en el túnel de viento lograron reducir el ángulo de arrastre alargando las alas, aumentando el alargamiento (AR, Aspect Ratio) https://upload.wikimedia.org/wikiped...ind_Tunnel.jpg https://upload.wikimedia.org/wikiped...1_20090421.JPG AR, Aspect Ratio = 33 https://upload.wikimedia.org/wikiped...arp.750pix.jpg AR, Aspect Ratio = 5,5 Alargamiento (AR) de un Ala = envergadura del Ala elevada al cuadrado dividido entre su superficie Alargamiento (AR) de un velero en ceñida = altura del puño de driza de la mayor sobre la línea de flotación elevada al cuadrado / superficie vélica en ceñida |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_11_53_23.JPG
los dos veleros tienen una orza-timón bien eficiente un casco con una migajita de francobordo no lleva tripulante, para que no estorbe, se controlan por radiocontrol y el plano-aéreo el aéreo-plano, el Ala, la Vela, es un tablón, una tabla, un tablero de madera los dos veleros los bautizamos con los nombres de Newton turbulento de bajo Alargamiento y Newton turbulento de gran Alargamiento con Newton turbulento de bajo alargamiento ... bueno, ni hacemos estimaciones, ni mirarlo, porque con éso seguro que no se puede ceñir, no merece la pena hacer una estimación pero ¿cuánta fuerza de avance podríamos obtener con "Newton turbulento de gran alargamiento" ciñendo a 30 grados del viento aparente el problema de "Newton turbulento de gran alargamiento" sería la escora, pero si nos olvidamos de la escora en este experimento mental, entonces "Newton turbulento" ciñe sin ningún problema con una vela de tabla desviando el viento |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
Cita:
En mi caso (edificios) cuando calculo la fuerza que el viento hace sobre el faldon de una cubierta inclinada (a mas horizontal menos coeficiente de arrastre, tambien llamado coeficiente eólico), tomo toda el area de la cubierta, no solo la de la proyeccion de la misma sobre un plano vertical. Si fuera así, el valor de la fuerza seria muy pequeño, pues a mas horizontal que fuera la cubierta, menos proyeccion al viento ofrecera. Bueno, cada disciplina tiene su qué |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
sí, "el área de la cubierta", como el área de una vela
mañana -mañana tengo scanner y wifi- y a ver si salimos a navegar con "Newton turbulento" un saludo salud y suerte |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_9_33_45.JPG
bien, por fin salimos a navegar con Newton turbulento primero orientamos su vela de tablero de madera con un ángulo de ataque de 90 grados respecto al Viento aparente (Va) y nos dejamos arrastrar por la fuerza del viento navegando viento en popa, la Fuerza de avance en la dirección del Rumbo del Velero (RV) es igual al arrastre (D, Drag) http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_9_34_09.JPG ahora orientamos la vela de tablero y le damos un ángulo de ataque de 45 grados respecto al Viento aparente (Va) y navegamos de través, y la Fuerza de avance es la sustentación (L, Lift) el dibujito valdría para una piedra plana lanzada contra un estanque y también podemos imaginar una bola de billar dándole de refilón a otra bola de billar eso sí: necesitamos que el conjunto orza-timón-carena nos proporcione una fuerza igual al arrastre (D, Drag) pero de sentido contrario bien ahora orzamos hacia el Viento ... y ahora es cuando Newton turbulento Alargamiento 1 y Newton turbulento Alargamiento 10 muestran un distinto comportamiento http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_9_34_24.JPG navegamos ceñidos al viento: hay un ángulo de 30 grados entre el Rumbo del Velero (RV) y el Viento aparente (Va) el ángulo de ataque de la vela es de 8 grados y del Resultado (R) de la sustentación (L, Lift) y el arrastre (D, Drag) obtenemos una Fuerza de avance (Fa) en el sentido del Rumbo del Velero (RV) Veamos las fuerzas que obtenemos el Coeficiente de arrastre (Cd) se puede decir que es 1,2 y se puede decir que es 0,167 dependiendo del "área de referencia" si lo tratamos como un coche entonces la fuerza de arrastre es igual a 1,2 x el área frontal (que es igual a la superficie de la vela x el seno de 8 grados) si lo tratamos como una vela entonces la fuerza de arrastre es igual a 0,167 (que es 1,2 por el seno de 8 grados) x la superficie de la vela ahora veamos cuánta fuerza lateral o sustentación (L, Lift) obtenemos y para esto lo primero es repetir un mantra, es el rito de iniciación en el dibujo lo que vemos es una placa plana en dos dimensiones el Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d [con "c" y "l" minúscula] es igual a "dos pi alfa radianes" "dos pi alfa radianes" "dos pi alfa radianes" lo repetimos todos juntos "dos pi alfa radianes" "dos pi alfa radianes" "dos pi alfa radianes" cumplido el rito de iniciación la cosa es que los teóricos al Angulo de Ataque (AoA) le llaman "alfa" y lo simbolizan con la letra griega "alfa" y expresan el ángulo en radianes en vez de en grados el Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d) de una placa plana es igual a 2 multiplicado por el número pi y multiplicado por el ángulo de ataque en radianes esto a fin de cuentas viene a ser 0,11 por cada grado de Angulo de Ataque pero en la práctica, en la realidad, lo que se observa es 0,10 por cada grado de Angulo de Ataque (AoA) entonces con 8 grados de Angulo de Ataque los dos Newtons turbulentos, los dos, el 1 AR y el 10 AR, los dos obtienen cl_2d = 0,8 pero ahora tenemos que traducir a tres dimensiones: http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_9_34_39.JPG con un Angulo de Ataque de 8 grados Newton turbulento de bajo Alargamiento, AR = 1: Coeficiente de arrastre (Cd) = 0,167 Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d) = 0,8 Coeficiente de sustentación en tres dimensiones (CL_3d) = 0,26 Newton turbulento de alto Alargamiento, AR = 10 Coeficiente de arrastre (Cd) = 0,167 Coeficiente de sustentación en dos dimensiones (cl_2d) = 0,8 Coeficiente de sustentación en tres dimensiones (CL_3d) = 0,66 si dibujamos los Coeficientes con papel y lápiz veremos que el Newton chiquitajo no tiene fuerza para ceñir y, en cambio, el Newton alto y espigado ciñe bien |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
para dibujar los Coeficientes con lápiz y papel simplemente hacemos que por ejemplo 1 sea igual a 10 centímetros
primero dibujamos la dirección del Viento aparente (Va) y dibujamos el Rumbo del Velero (RV) que va navegando 30 grados ceñido al viento entonces en vez de dibujar la Fuerza de Arrastre (D) podemos dibujar el Coeficiente de arrastre (Cd) y en vez de dibujar la Fuerza de Sustentación (L) podemos dibujar el Coeficiente de sustentación (CL) sumando los vectores obtenemos el Resultado (R) y de ahí vemos cuánto podemos sacar en la dirección de la marcha del velero (Fa) también podemos dibujar las fuerzas en Newtons: hacemos que en el tablero de dibujo sople tantos nudos y Fuerza aerodinámica = Coeficiente x la mitad de la Velocidad del viento al cuadrado x la densidad del aire x Area de referencia (que en una Vela es su Superficie) por comodidad empaquetamos en 0,16 "la mitad", "la densidad del aire" y lo necesario para mezclar nudos y metros cuadrados por ejemplo soplando 20 nudos de viento aparente ... Newton turbulento de alto Alargamiento con 10 metros cuadrados de vela de tablero o de chapa de aluminio ... obtendría una Fuerza de Sustentación = 0,66 (Coeficiente) x 20 x 20 x 0,16 x 10 metros cuadrados = 422 Newtons, que son más o menos unos 42 kilos que lo podemos dibujar en el papel como 4 centímetros y 2 milímetros |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
Repasando
Lift (fuerza de Sustentación) es la fuerza perpendicular al fluido Drag (fuerza de Arrastre) es la fuerza en la dirección del fluido (da igual que el fluido sea aire, agua o aceite de oliva virgen extra) si lanzamos una piedra plana contra la superficie del agua con un pequeño ángulo de ataque ... vemos que -la piedra vota/vuela, es la fuerza de Sustentación (Lift) -la piedra se frena, es la fuerza de Arrastre (Drag) en el caso de un fórmula 1 el problema es justo al contrario: no quiere salir volando, y por eso lleva un alerón en la popa y también lleva alerones en la proa delante de las ruedas, para obtener una fuerza perpendicular a la dirección del viento y orientada hacia abajo, y los fórmulas 1 de la época de Pedro Picapiedra pues los alerones estarían hechos de piedras como las piedras que lanzamos contra el agua con un pequeño ángulo de ataque |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
Genial!
Divertido, interesante y agradable de entender :-) Cita:
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Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_9_40_45.jpg aquí tenemos el vuelo del NASA M2-F2 y uno de los documentos desclasificados con datos del vuelo supongamos que a un licenciado en aerodinámica tabernaria ... los ingenieros de la NASA le hubieran pedido una estimación del Coeficiente de Sustentación (CL) con un Angulo de Ataque de 0 grados -bueno, pero primero enseñarme el bicho -ejque, ejque el bicho es secreto -joooder, sin verlo no hay manera -bueno, vale http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_9_41_56.jpg http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_9_51_23.jpg -así que este bicho cuando vuela con un Angulo de Ataque de 0 grados muestra una panza inclinada de unos ... ¿10 grados? -aah, secreto, secreto -bien, supongamos 10 grados cuando vuela con un ángulo de ataque de 0 grados (alfa, deg = 0) 10 grados x 0,1 = 1, coeficiente en dos dimensiones y ahora lo traducimos a tres dimensiones, Alargamiento (aspect ratio) de 0,7 CL = 1 / (1 + (2 / 0,7)) = 0,25 algo más de .2 http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_9_57_24.jpg con una herramienta bien tosca, con una navaja vieja pero bien afilada como estas viejas fórmulas de la primera guerra mundial ... y el apaño que hacen para hacer buenas estimaciones de buen cubero una buena y simple herramienta, y una estimación razonable lo suyo sería que los veleros al menos estuvieran a la altura de la tecnología aero-náutica de 1914 pero es pedir mucho |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_9_23_11.JPG
un Ala de Alargamiento (AR, Aspect Ratio) infinito ... es un Ala que va de pared a pared del túnel de viento, y el coeficiente que nos proporciona es "dos pi alfa radianes" que viene a ser 0,11 por cada grado, en teoría, pues en la práctica es más bien 0,10 el viento impactando en un tablón de madera con 1 grado o una piedra plana impactando en la superficie de un lago con 1 grado ... tendría un coeficiente de sustentación en dos dimensiones de 1 x 0,10 = 0,1 que luego traducimos a tres dimensiones con una fórmula realmente sencilla así un bicho aeronáutico puede volar sin alas, sin alas propiamente dichas, creando sustentación a pecho descubierto https://encrypted-tbn2.gstatic.com/i...-NJozuzENNJhcQ teclear (mejor dicho: copiar y pegar en el navegador) lift body aircraft y ver las imágenes que salen https://en.wikipedia.org/wiki/Lifting_body https://es.wikipedia.org/wiki/Fuselaje_sustentador si el bicho es ya muy estrecho muy estrecho, de muy bajo alargamiento, como por ejemplo el fuselaje de un avión normal o la carena de un velero, entonces se le llama "cuerpo esbelto" (slender body) la mayoría de los prototipos de artefactos voladores que han salido mal no ha sido por problemas de cálculo del rendimiento ya de las alas ya del motor y cosas así los problemas gordos son problemas de control, equilibrio y estabilidad este es el temita gordo, este es el temita http://adamone.rchomepage.com/index5.htm http://adamone.rchomepage.com/spitfire_axis.gif pero, claro, en un velero con tal que flote ... casi nadie se da cuenta que está mal hecho es más: como la tradición naval es una dura tradición, la culpa siempre la tiene la tripulación y no, los aviones se hacen bien y los coches se hacen bien |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://sailboatdata.com/view_designe...esigner_id=140
vaya ! está el Passoa 46 construido por el astillero Garcia pero no está el MiniTransat Coco kwintó el Coco no fue un encargo, sino una cabezonería de Harlé, algo hecho con pasión, y así salió de cojonudo, bien equilibrado, que es un gusto, y la versión mejorada que hizo Chinchilla en la Coruña con una pala de timón espectacular ... en fin, pienso que no se puede perder terreno conquistado por Harlé pero no salimos de viejos problemas que datan de tiempos de los piratas ... y entramos en nuevos problemas http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_11_09_12.JPG + popa enorme pa' que la ola tenga donde empujar + un monstruoso apéndice a proa del centro de gravedad + perderle el respeto a la proporción "manga / puntal" = bingo ! Combinación Explosiva claro, luego los carcas y tradicionalistas con razón ponen el grito en el cielo y nos quieren llevar de vuelta al siglo XIX ¿había algún justo en la Sodoma y Gomorra de los gabachos? Sí, había un justo Aqua Quorum |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://people.rit.edu/pnveme/EMEM682n/StaticStab/np.jpg
http://adamone.rchomepage.com/index5.htm Estabilidad longitudinal Estabilidad direccional la estabilidad longitudinal en un velero es la estabilidad ciñendo la estabilidad direccional en un velero es la estabilidad hidrodinámica, por ejemplo bajando una gran ola para que un velero sea estable en los dos sentidos ... el neutral point (NP) el "punto neutral" debe estar a popa del centro de gravedad o justo en el centro de gravedad (cg) un velero realmente estable, bien equilibrado, es un velero con adecuada Estabilidad Estática Estabilidad longitudinal Estabilidad direccional |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
la Estabilidad longitudinal (en un avión) es similar a la estabilidad en ceñida de un velero (no es igual porque un velero va con un ala en el agua y un ala en el aire)
la Estabilidad direccional (en un avión) es igual a la estabilidad hidrodinámica en un velero por ejemplo bajando una gran ola |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_12_15_48.jpg
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_12_16_15.jpg ñó, esto me va a tener entretenido, vaya resumen más bonito encontrado en un foro de constructores caseros de aviones http://www.homebuiltairplanes.com/forums/forum.php |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
El margen estático
https://en.wikipedia.org/wiki/Static_margin es la distancia que hay entre el Neutral Point y el centro de gravedad y el ángulo de ataque (del avión) es el ángulo de ceñida del velero y cuando el velero deja de ser un bicho tan raro (con un ala en el agua y un ala en el aire) y se hace un bicho normal navegando a favor del viento y las olas ... entonces el margen estático es el margen de seguridad dinámica y se podría hacer un índice de comodidad y seguridad dinámica expresado en porcentaje de la línea de flotación |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_5_46_56.JPG
comparado con un avión el equilibrio de un velero es cosa de niños Estabilidad longitudinal en una balanza romana, equilibrado sobre el punto neutral (N) tenemos un cuerpo sustentador (lift body) creado por el casco al escorar, una pala del timón (t) que va digamos 3 grados a sotavento, y los dos sospechosos habituales (Keel + Hull) la orza y la interacción orza-casco neutralizados en el centro de gravedad (CG) la Fuerza aerodinámica (Fa) y la Fuerza hidrodinámica (Fh) se cruzan en el punto Neutral (N) y a fin de cuentas hay una baluma de la Mayor que quiere orzar el barco y una pala del timón que quiere arribar si el velero disminuye su Angulo de Ataque, la Fuerza aerodinámica se hace menor y/o se va hacia proa, y la Fuerza hidrodinámica restaura el equilibrio si el velero aumenta su Angulo de Ataque, la Fuerza aerodinámica se hace mayor y/o se va hacia popa, y la Fuerza aerodinámica restablece el equilibrio |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_11_53_23.JPG
https://www.grc.nasa.gov/www/K-12/ai...es/bernnew.gif las piedras vuelan, los aviones sin alas vuelan, y las velas de un velero podrían ser de chapa de acero o de tablero de madera Newton turbulento de alto alargamiento ... ciñe bastante bien ... ... porque no tiene cascarón, no tiene obra muerta, ni jarcia, ni tripulación si le ponemos un francobordo bien despachado (por motivos de seguridad y habitabilidad) y le ponemos unos cables y unos cabos y unos tripulantes molestando, pues entonces aumenta mogollón el arrastre aerodinámico y si aumentamos el Angulo de Ataque del tablero de madera que nos sirve de Ala buscando más Fuerza ... entonces aumentamos el arrastre inducido/creado por la sustentación así que Newton turbulento de alto alargamiento no puede abandonar el astillero de papel necesitamos más Fuerza para poder impulsar todo el carromato embarcado que nos arrastra en la dirección del viento ¿cómo podemos aumentar el Angulo de Ataque del tablero de madera sin que se de cuenta por así decirlo? curvándolo fue el barón de no me acuerdo, un tipo del siglo XVIII, el que cayó en la cuenta, y además fue el que definió los conceptos más fundamentales de la aeronáutica http://www.onemetre.net/Design/Circulat/Streaml3.gif ñó, qué truco más bueno para engañar al tablón de madera curvarlo |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
Sir George Cayley, sexto Baronet de yo qué sé
esto de internet es la reberza, aquí está el tipo https://en.wikipedia.org/wiki/George_Cayley |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.homebuiltairplanes.com/fo...g-p1010762.jpg
http://www.homebuiltairplanes.com/fo...g-p1010763.jpg un canadiense construyéndose su avión en el foro de los constructores caseros de aviones http://www.homebuiltairplanes.com/forums/forum.php subforo proyectos http://www.homebuiltairplanes.com/fo...-project-logs/ |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_12_03_51.jpg
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_12_04_26.jpg la aero-dinámica, la hidro-dinámica y la aceitedeoliva-dinámica comparten unos mismos principios, pero diferentes densidades y viscosidades de hecho para un bichito pequeñajo, para un insecto pequeño, el aire es como miel líquida, y por eso son capaces de cosas prodigiosas, para nosotros en cambio a nuestra escala el aire es tenue el aire tiene una densidad de alrededor de 1,2 kilos el metro cúbico, aunque depende de si el aire está frío o caliente, por eso suelo hacer la broma de si calcular un velero con aire alemán o con aire español https://es.wikipedia.org/wiki/Aire el agua por su parte tiene una densidad de 1000 kilos el metro cúbico si es agua dulce, y de alrededor de unos 1025 kilos el metro cúbico si es agua salada por ejemplo con un coeficiente de Sustentación/FuerzaLateral (CL) de 0,8 y 1 metro cuadrado de tablero de madera, vela, ala o timón, y una velocidad de 2,5 metros por segundo (5 nudos) en el Aire 0,8 (Coeficiente) x presión dinámica (la mitad de la velocidad del fluido al cuadrado por la densidad del fluido: 0,5 x 2,5 x 2,5 x 1,2) x 1 metro cuadrado = 3 Newtons de fuerza, que son unos 300 gramos (300 gramos de masa x 9,8 de gravedad = la tierra atrae 0,3 kilos con una fuerza de 3 Newtons) en el Agua 0,8 (Coeficiente) x presión dinámica (la mitad de la velocidad del fluido al cuadrado por la densidad del fluido: 0,5 x 2,5 x 2,5 x 1025) 1 metro cuadrado = 2562 Newtons por eso las alas de nuestras aero-naves son grandotas arriba y más pequeñajas abajo en la primera fotografía, espectacular fotografía, se puede ver el primer planeador de los hermanos Wright con timón en el dibujito de abajo el ingeniero de la Northrop que lo ha dibujado indica que el ala grandota le desvía el aire a la alita pequeña de popa en una cantidad más o menos igual a la mitad (0.5) del ángulo de ataque, es el downwash (y al revés le aumenta el ángulo de ataque, upwash, a la alita de proa, y un poco menos al morro de max michael munk) en el departamento de hidromecánica del Tecnológico de Delft después de llevar 40 años arrastrando mogollón de maquetas de veleros ... han parido unas fórmulas para la interacción orza-timón ... que a fin de cuentas viene a ser que la orza le quita la mitad de su ángulo de ataque al timón, si la orza está trabajando con un ángulo de ataque de 6 grados entonces el agua le llega al timón a 3 grados esto me recuerda al ingeniero jefe del proyecto A4 https://upload.wikimedia.org/wikiped...-164_1967.JPEG del perfil del ala se encargaba un ingeniero joven, que se encerró en el túnel de viento, y el tío no salía ... y resulta que se eternizaba optimizando una maqueta/modelo ... allí trasegando números, cálculos y datos del túnel de viento, y afinando y afinando y lijando y lijando la cosa y llegó el ingeniero jefe con lo que a fin de cuentas era un tablero de madera de contrachapado, limado, y en el túnel de viento le sacaron los datos y la ristra de datos que salió del tablero de madera lijado venían a ser los mismos datos que el ingeniero joven seguía afinando y afinando (la cosa tiene truco, porque es una ala delta, pero ésa es precisamente la cosa: saber qué exige el problema, si la cosa va de céntimos o millones, de gramos o de toneladas) ayer en una regata de chavales vi unos perfiles, perfiles que parecen muy buenos en los datos del túnel de viento porque están pulidos y pulidos y pulidos, pero en la realidad las cosas son más rugosas y además en el agua debajo de un velero hay un montón de turbulencia y tanta floritura al final se queda en ná, de hecho están volviendo perfiles digamos 'anticuados' |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://static.rcgroups.net/forums/at...n-divetest.jpg
Veamos Veamos a un chaval de 9 años equilibrando un velero de madera, papel y pegamento imedio en castellano la palabra velero designa un planeador y un barco con velas Prototipo-1 el chaval equilibra el velero a base de una serie de vuelos de prueba, observando el comportamiento, pero para empezar cada vuelo es una angustia y para terminar el velero es un montón de remiendos y trozos Prototipo-2 mejor asesorado el chaval construye un nuevo prototipo con una caja de madera en la proa que se cierra con un tapón (en el dibujo está dibujado como un esquema y aparece una caja de proa cuadrada; pero en la realidad va limada y lijada como el tarugo de madera del ingeniero jefe del proyecto A4) http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_1_12_14.JPG en esa cajita va poniendo balines, perdigones, plomillos, de una escopeta de aire comprimido, una escopeta de plomillos y con dos dedos debajo de las alas haciendo balancín va comprobando la posición longitudinal del centro de gravedad realizada la última comprobación, lanza el velero Woooooooooooooow y ahora sí, ahora ya viendo el comportamiento se puede afinar la cosa a gusto quitando o poniendo plomo http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_1_12_34.JPG Arqueo-Velero el arqueo-velero, el velero primordial, fue un bicho ancestral que rozó con una de sus alas el mar la idea le gustó y probó a mojarse más y como la densidad del agua es mayor que la densidad del aire una de sus alas encogió y así vuela y navega este curioso bicho aero-náutico, el velero con alas blancas apuntando a los cielos y quilla al averno |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_11_40_00.JPG
Capítulo X EL EQUILIBRIO DE UN VELERO Francis S. Kinney, Skene's Elements Of Yacht Design, octava edición (1981) página 91: "Este es un tema que desconcierta a los expertos. El equilibrio de un velero no se puede predecir con precisión a menos que se haga un tank testing de una maqueta" porque "En otras palabras, no sabemos dónde [carallo] está realmente el maldito centro" el maldito centro de la presión/fuerza del agua (el señor Francis S. Kinney mirando con amor una de sus maquetas): http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_11_40_25.JPG http://www.areopago.eu/gallery/5112_...14_2_05_21.GIF claro, los millonetis americanos de los años 60 del pasado siglo disfrutaban de veleros equilibrados, bien equilibrados como el velero de un chaval de 9 años y aquí el señor Francis S. Kinney se salta a la torera el túnel de viento si no se dispone de un canal de pruebas y un túnel de viento, entonces hay que atenerse a aparejos sencillos, carenas sencillas y apéndices sencillos, y hacer estimaciones razonables y prudentes a partir de la información publicada por los que disponen de un túnel de viento y un canal de pruebas http://www.onemetre.net/Design/WindRNL/Tunlpic.jpg |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.outerzone.co.uk/images/books/4/34.jpg
este dibujo está mucho mejor para ver las dos formas en las que se rompe el velero del chaval, el prototipo-1 |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_11_16_25.JPG
cansados y aburridos de teóricos cazamos a lazo un experimentado empirista empírico experimental que pasaba por allí, y lo encerramos treinta años en un túnel de viento con mogollón de maquetas de veleros para que se entretenga jugando, y al final de su encierro va y le decimos: -quieeetorrr, león, que te vas a enrollar, queremos un resumen resumido y, ojo cuidao, que sirva para hacer estimaciones en el mundo real, así que nada de caricaturas ni cuentos para niños -joooder, picha, no pides tú ná -hombre, carallo, pa' algo te hemos encerrado treinta años en un túnel de viento con mogollón de maquetas -bueno, vale Arriba apuntando a los cielos tenemos un Ala formada por dos velas la tripulación trimando las velas (cambiando su orientación, su embolsamiento y su torsión/alabeado) puede jugar con un Coeficiente de Sustentación/FuerzaLateral (CL) entre 1,4 y 0,8 así que obtener una estimación de la sustentación/fuerzalateral (Lift) es sencillo (recordemos de primero de aerodinámica tabernaria que Lift es la fuerza perpendicular al fluido, aire, agua o aceite de oliva virgen) y ahora necesitamos una estimación de la otra fuerza, la resistencia o arrastre (Drag) que es la fuerza que arrastra en la dirección del fluido necesitamos los coeficientes de arrastre (CD, ver dibujo): cabos y cables: 1,1 y el área de referencia es simplemente el diámetro por la longitud, aquí hay que sumarlo todo, y ser generoso que siempre se olvidan cosas, de hecho he dejado fuera las crucetas palo/mástil: 0,5 y el su área es diámetro por longitud (normalmente se usa 0,4 pero mejor así) la tripulación: 0,8 (que también podría ser 0,9) casco/cascarón: 0,7 y el aérea de referencia es el Area lateral del casco/cascarón multiplicado por el seno del ángulo del viento aparente, este apartado es gordo y aquí el número está puesto con mucho esmero, el cascarón crea un montón de arrastre, pero es necesario si se quiere un buen francobordo y por tanto buen puntal por motivos de habitabilidad y seguridad, pues para garantizar una magnífica Estabilidad Estática lo suyo es seguir la siguiente regla de un buen cubero: "Manga / Puntal =< (igual o menor que) 2" y la mitad del peso del barco vacío y pelado a 1 metro de profundidad las velas CD_velas = + CD_0, que es el rozamiento + CD_i, que es el arrastre inducido por la sustentación + CD_d, que es el arrastre por el desprendimiento/separación del fluido (bueno, la taquifragía más habitual suele ser CD_s, pero a mí me gusta CD_d porque cuando se aumenta el ángulo de ataque se convierte en el grueso del arrastre, por ahora solo estamos en ceñida, navegando en popa CD_d puede alcanzar 1,1) el Alargamiento efectivo (ARe) oscila entre 1,1 y 0,9 x el Alargamiento geométrico (ARg) dependiendo de -fraccionalidad, que es si el borde de ataque formado por la vela de proa es toda una línea recta o forma un ángulo con el palo/mástil -solapamiento, si la vela de proa se solapa con la vela de popa mejora el alargamiento efectivo -roach, que es si la vela de popa es muy alunada y está muy llena en su parte de arriba por ejemplo, un aparejo a tope de palo con una gran vela de proa (génova) tiene un Alargamiento efectivo de 1,1 x su alargamiento geométrico (= altura al cuadrado del puño de driza de la mayor sobre la superficie del mar / dividido entre la superficie vélica en ceñida) |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
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Arriba tenemos apuntando a los cielos un Ala construida con dos velas Abajo apuntando al averno tenemos un avioncito o una veleta con el eje en el centro de gravedad (CG) Si estamos considerando la Estabilidad longitudinal es un avioncito Si estamos meditando la Estabilidad direccional es una veleta bien el avioncito y la veleta tienen tres voces cantantes: dos alas (la orza y el timón) y un cuerpo esbelto y Morro de Max Michael Munk para conocer la fuerza total que produce el conjunto y dónde se encuentra el maldito centro necesitamos conocer de cada uno de los tres elementos el Area (A) el Alargamiento (AR) el ángulo de ataque (alfa) y dónde se encuentra la fuerza (circulitos en el dibujito) el Morro de Max Michael Munk (que en un velero pequeño y ligero es bien poca cosa) se puede tratar de tres formas: -como un cuerpo esbelto, y el Morro de Max Michael Munk llega hasta donde se encuentra la manga máxima, que en este bonito resumen la manga máxima coincide con la posición del centro de gravedad -como el Momento de Max Michael Munk de un dirigible (airship) o un submarino (en un submarino atómico de la clase los Angeles el momento de Max Michael Munk puede ser entre mucho y la reberza) -como una ala delta de muy bajo alargamiento (por ejemplo para una carena de pantoque vivo) un caza se puede diseñar desequilibrado a propósito al igual que se diseña desequilibrado a propósito un velero de regatas; pero estamos pensando en un velero de crucero para un millonario americano, por ejemplo un velero de 5,99 noventa y nueve metros de eslora si no es un cazabombardero ni un velero de regatas, sino una buena mula jaranera de crucero, entonces lo suyo es que esté equilibrado como el velero de un chaval de 9 años así que la orza va centrada/neutralizada y ya está amarrada de un golpe la Estabilidad direccional y la Maniobrabilidad, y encima si uno quiere se ahorra todos los cálculos pero, claro, los millonarios son muy caprichosos, y encima el tipo querrá Estabilidad longitudinal entonces la fuerza aerodinámica (Fa) del aparejo tiene que cruzar el avioncito entre justo el centro de gravedad y a popa del centro de gravedad, y para eso tenemos que calcular Lift y Drag y obtener el ángulo del arrastre aerodinámico (épsilon a) http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_3_41_20.JPG |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
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para encajar las velas de arriba con el avioncito de abajo formado por la carena, la orza y el timón, necesitamos saber la distancia vertical (h) que hay entre las dos cosas por abajo medimos desde la línea de flotación 0,43 x T que es el calado de la orza y arriba buscamos y encontramos el centro geométrico de la vela de proa sin contar el solapamiento, y en la mayor dibujamos su centro en la mitad a 0,4 x P que es el grátil, y unimos los dos centros, si la mayor por ejemplo fuera el 60% de la superficie vélica en ceñida entonces hacemos una marca con el lápiz a 0,6 x la distancia entre los dos centros contando desde el foque así tenemos un más o menos de la altura pues es cosa que fluctúa, y además tenemos la posición más a popa de la fuerza aerodinámica, posición popera que he llamado CE_max: la fuerza estará de ahí hacia proa, pero tomamos esa referencia, que podemos llamar 'posición popera del centro de fuerza de las velas' ya le podemos encajar el velero al millonario http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_7_29_23.JPG a medida que el velero escora la Fuerza aerodinámica (Fa) cruza más a popa y pide más timón, en el dibujo la Fuerza se sale del papel con 20 grados de escora entre el rumbo del velero (Rv) y la proa (Pr) hay 3 grados de abatimiento el Viento aparente (Vap) entra a 30 grados de la proa hay 20 nudos de viento aparente y el velero navega a 5 nudos el Morro de Max o fuselaje sustentador (body lift) produce unos 150 Newtons, aunque la estimación es muy imprecisa, podrían ser 188 y podrían ser 110, y aquí la cosa es trastear con las estimaciones y ver qué consecuencias provoca, y pronto veremos que es una miseria desde el punto de vista de un potente timón la Orza trabajando con un ángulo de ataque de 3 grados produce 400 Newtons, y la interacción orza-casco (c_hull) le añade x 1,2 resultando 480 Mewtons la pala del Timón en esta foto fija está 5 grados a sotavento, y así está trabajando con un ángulo de ataque de 6,5 grados = 3 de abatimiento menos 1,5 que le quita la orza + 5 que pone el timón, y produce unos 380-400 Newtons Total el maldito centro se encuentra a 420-422 centímetros contando desde proa ahí (E) ocurre el Equilibrio longitudinal si el velero abre el rumbo la mayor lo corrige si el velero cierra el rumbo el timón lo corrige y el velero navega él solo como tiene que ser luego sube el viento, se va rizando la Mayor y el punto de equilibrio (E) se va moviendo hacia proa hasta reunirse con el centro de gravedad (CG) |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
Anotaciones
- falta la Potencia del velero, su capacidad de aguantar trapo = GZ (brazo de adrizamiento) @ 20 grados de escora / h - para la Fuerza lateral (Lift) de las velas me parece más bonito suponer un Coeficiente de 1,45 para la vela de proa y 1,35 para la vela de popa - este modelo supone que el arrastre aerodinámico del casco cascarón está ahí arriba con las velas y la jarcia y, claro, es una suposición bastante extraña, así que sería mejor bajar el casco Epílogo -pues no he entendido nada; pero quiero dibujarme un velero para irme a la Patagonia y construirlo en el garaje de mi casa, y quiero que tenga de todo: Estabilidad de la estática, de la longitudinal, de la direccional y de la perifrástica, y también su pedazo de maniobrabilidad bien, pues para la Estabilidad estática pelear por conseguir "manga máxima en la cubierta / puntal en la mitad de la eslora del barco = 2" y que el "lastre equivalente @ 1 metro de calado" sea la mitad del Desplazamiento en rosca, esto es: metros de calado del centro de gravedad del lastre x kilos de lastre = 0,5 x Desplazamiento del barco vacío al salir del garaje así 100 kilos a 0,1 metros de profundidad equivalen a 10 kilos a 1 metro de calado, y 100 kilos a 2 metros de profundidad son como 200 kilos a 1 metro de calado y para la Estabilidad de todo lo otro, pues centrar la orza respecto al centro de gravedad, poner un timón bien despachado y bien perfilado y bien compensado, y pinchar el palo/mástil un poco delante de la orza y ya tá -bueno, va, ni tanto ni tan calvo -vale, bueno, pues entonces (para un velero pequeñajo y de carena ligera) situar la vertical de la "posición popera de la fuerza de las velas" (CE_max) en el canto o una migaja delante del canto del borde de ataque de una orza bien centrada -pero ejque me quiero ir a la Patagonia, no quiero un velero pequeñajo y ligero -bueno, pues entonces la respuesta está en el barrio alto en el hilo del acero de Simbad |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_11_58_45.jpg
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_12_00_48.jpg http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_11_57_08.JPG arte-facto aero-náutico de la primera guerra mundial Ludwig Prandtl velero equilibrado en ceñida entre 3 y 30 nudos de viento aparente, gracias a la tecnología aeronáutica de 1914-1920, pues el velerito arriba apuntando a los cielos lleva un ala de lona trincada con cables de acero, y abajo apuntando al averno lleva dos alas (orza y timón) y un fuselaje y Morro de Max Michael Munk bueno, al final para el rollo del morro he hecho un Salomón = (Prandtl + Munk) / 2 el neutral point, el punto neutral: el Equilibrio (E) zarpa desde el centro de gravedad (CG) rumbo a la popa, y con 30 nudos de viento el Equlibrio (E) vuelve al centro de gravedad (CG) el centro de la Fuerza de las velas (CE) tiene un juego de unos 20 centímetros en el sentido proa-popa y se mueve unos 60 centímetros arriba-abajo, por ejemplo al alabear/torsionar la Mayor o al rizar la Mayor con 20 nudos de viento aparente y 20 grados de escora el abatimiento es de alrededor de 3 grados y la pala del timón va unos 5 grados a sotavento con 30 nudos de viento aparente y 20 grados de escora y 2 rizos en la Mayor el abatimiento es de unos 6 grados y la pala del timón va a la vía el cascarón lo he bajado y lo he puesto en el agua: navegando a 5 nudos contra 20 nudos de viento aparente: resistencia hidrodinámica de la carena: 250 Newtons (25 kilos) resistencia aerodinámcia del casco cascarón carromato: 140 Newtons total (carena + cascarón) = unos 40 kilos navegando a 5 nudos contra 30 nudos de viento aparente: resistencia hidrodinámica de la carena: 250 Newtons resistencia aerodinámica del carromato: 306 Newtons (!) total (carena + cascarón) = 560 Newtons y digamos 60 kilos que siempre se olvida algo |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
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http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_10_14_52.png https://en.wikipedia.org/wiki/Lanchester_Motor_Company https://en.wikipedia.org/wiki/Frederick_W._Lanchester Frederick William Lanchester vaya tela, va y resulta que Ludwig Prandtl lo que hizo fue darle a toro pasado respetabilidad académica a lo que decía Frederick Lanchester en 1892 en un viaje en barco cruzando el Atlántico, Frederick Lanchester se fijó en el vuelo de las gaviotas, y luego se puso a medir gaviotas y su centro de gravedad, y en 1894 construyó modelos y formuló su teoría, en 1897 fue a la Physical Society con el estudio titulado "The soaring of birds and the possibilities of mechanical flight" (el vuelo de los pájaros y la posibilidad del vuelo mecánico) y no le hicieron ni puñetero caso, y en 1907 publica su teoría y los alemanes se interesan, y Ludwig Prandtl y Max Michael Munk le dan ropaje académico en 1918 Así que por un lado los hermanos Wright (fabricantes de bicicletas) lograron controlar yaw, roll y pitch, guiñada, balance y cabeceo, y por otro lado Frederick Lanchester (fabricante de coches) formuló la Teoría de Alas que lleva el nombre de Prandtl |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
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Y este es el segundo volumen, dedicado a ... la Estabilidad en vuelo Sobre el vuelo, por F. W. Lanchester Volumen I, Aerodinámica Volumen II, Aerodonética ñó sobre el buen comportamiento de un velero https://en.wiktionary.org/wiki/aerodonetics "the study of the stability of aircraft in flight, especially the study of gliders" "el estudio de la estabilidad de un avión en vuelo, especialmente un velero (un planeador)" |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
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Alucinante estoy boquiabierto y ojiplático, ésto es la mismísima tumba del Faraón está todo, pero todo, todo 3 de septiembre del año 1897 "rechazado" pero, claro, si eres catedrático en Oxford o en Göttingen entonces sí, y encima el colmo es que el tío, el tipo este, el tal Lanchaster, va y lo explica mucho mejor |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_12_07_21.JPG
Total (Aerodinámica + Aerodonética) El equilibrio en ceñida de un velero es equivalente al equilibrio longitudinal en un avión Y El equilibrio direccional de un velero es igual que el equilibrio direccional de un avión, una flecha o un dardo |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_7_00_29.jpg
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_7_00_55.jpg http://www.areopago.eu/gallery/5112_...15_7_01_47.png vaya palabra que inventó, Aerodonética al bicho volador le llamaba aerodone y aerodromo, y al ala le llama aeroplano de madera de pino, y los lanzaba con una catapulta desde la ventana del primer piso de su casa por la parte de atrás, joooder pa' darle a alguien muy primitivo todo, y Ludwig Prandtl y Max Michael Munk hicieron la cosa calculable https://en.wikipedia.org/wiki/Lifting-line_theory |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
¿Ludwig Prandtl le dio "respetabilidad académica" a lo que decía Lanchester?
No, no, eso es una melonada fruto de la sorpresa, el entusiasmo y la exageración Lanchester es el primer tío que ve cómo funciona realmente un Ala y Prandtl convirtió la visión de Lanchester en una Teoría, y teoría calculable y verificable empíricamente, así que la cosa es Teoría de Alas de Lanchester-Prandtl entonces la cosa fue los hermanos Wright controlaron a la banda de cuatreros, Yaw, Roll y Pitch, guiñada, balance y cabeceo (similar a la banda de cuatreros que asaltan a un velero navegando a favor del viento y las olas: Yaw, Roll y Broach) y con eso ya estaba todo hecho por así decirlo, todo lo gordo, y nace el avión, el Ala (el plano aéreo, el aeroplano) controlable el equilibrio longitudinal (que ahora celebramos más o menos su 100 aniversario) fue cosa de todos, con mucho en ensayo y error y Ludwig Prandtl logró calcular la Sustentación, y Max Michael Munk remató la faena |
Re: curso de Aerodinámica con un poco de esfuerzo
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_12_07_21.JPG
http://www.areopago.eu/gallery/5112_...5_12_33_37.JPG 100 años después (1900/1914 - 2000/2014) en el equilibrio longitudinal de un avión el estabilizador horizontal y el timón de profundidad es el timón del velero con la pala a sotavento en el avión el Morro de Max Michael Munk trabaja hacia sotavento, y en un velero escorado el Morro de Max Michael Munk creado por la escora (que rompe la simetría de la carena) juega en el equipo de la Orza y el Timón aunque basicamente se dedica a estorbar |
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