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



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)

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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

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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

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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

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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)"

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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

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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