Navegar a mayor velocidad que el viento

[LitianAnders]

Yo he rodado con un carrovelero y la idea es la misma, como no hay abatimiento ni deriva, alcanzas velocidades muy altas y la vela siempre cazada como si ciñeras aunque el rumbo sea abierto.Gracias a todos, por las explicaciones.

[nihao]

La energia general disponible para los veleros de la zona,viento real,se transforma en un input1 para la embarcación al orientarsele las velas.Este input1 se vuelve a a transformar en input2,3,4,5....(ergo inercia 1,2,3,4,5,....)según vaya acelerando la embarcación hasta que el sistema viento-embarcación encuentra su punto de trabajo,es decir las fuerzas sobre el velamen,la orza, la obra viva así como la influencia de la obra muerta y todo los rozamientos, estén en equilibrio. Ahora ! un cambio en el input (viento aparente por cambio del real,racha, así como por el oleaje) o en el amplificador (nueva orientación de las velas,orza,arriba/abajo), traen consigo otro resultado de salida, output.
Como resultado de salida en cuanto a velocidad, seá mejor amplificador de la energia general disponible [,viento real, hecho aparente 1,2,3,4...] el barco con menor roce,más superficie vélica,'mejores' velas,obra viva mejor adaptada,obra muerta menos encombrante.
Como resultado de salida en cuanto a movimiento de la embarcación sobre el agua la embarcación más pesada, (momento de inercia),podría navegar,moverse sobre el agua más tiempo.(Depende cuanto tiempo tardó
en coger arrancada, entre otras cosas.)
En definitiva: Al actuar un viento real sobre una embarcación,este sistema, la embarcación, transforma la energia general existente,(para todos los barcos de la zona igual), en viento aparente 1,2,3,4.., energia del input sobre el barco,variandola hacia más,hasta que se instala un punto de trabajo alrededor del cual el sistema,la embarcación, oscila. Una ola le restó velocidad al barco?El sistema, después de la ola, vuelve a cambiar su viento aparente y llega al
punto de trabajo.Una ola aceleró a la embarcación?Lo mismo.
Ver hilo de Crearse su propio viento aparente.
Los cambios del viento aparente1,2,3,4,... transcurren fluidamente.
Otro resumen:
Energia general disponible + transformación debida al amplificador,barco, =
al resultado; equivalente a la velocidad sobre el agua;sobre fondo en ausencia de corriente y además; equivalente al angúlo con respecto a la dirección del viento real existente durante el ¨ensayo¨y en ausencia de corriente y/o escoras hasta 20-25grados.nihao

[woqr]

Originalmente publicado por biplaza

A medida que un barco de vela aumenta su velocidad, al viento real se suma el generado por la propia velocidad del barco. A esto se le llama el viento relativo o aparente.

Al aumentar dicho viento aparente, el velero ya tiene más viento con el que generar más velocidad y así sucesivamente.

En teoría podría seguir aumentando indefinidamente, pero el limite lo pone el coeficiente de resistencia (hidrodinámica y aerodinámica) que llega un momento que es superior al empuje que pueden generar las velas.

Los catamaranes y trimaranes de la Copa América tienen mucha potencia vélica y poca resistencia, lo que les permite llevar al límite esa teoría.

Así es como me lo han contado, pero seguro que hay cofrades que son capaces de dar una explicación más precisa.

Precisa y muy buena explicación, muchas gracias. Según he leido, es lo que se llama fabricar tu propio viento, con el único límite de la fuerza que ejerce el casco sobre el agua, cuando esta fuerza de rozamiento es superior al viento aparente, el barco ya no puede avanzar más rápido.

Si lo he entendido bien, el viento aparente es lo que permite que un velero pueda ir a más velocidad que el viento real.

Imagino que en caso de recibir el viento de popa, el viento aparente no produce ninguna fuerza de empuje sobre el barco y por lo tanto entiendo que en este caso un barco navegando en empopada jamas podrá ir más rápido que le viento (salvo llevando un spinaker asimetrico).

POr lo tanto la velocidad que puedan alcanzar 2 veleros de muy diferente tamaño (uno muy grande y otro muy pequeño), nunca será superior a la velocidad del viento navegando en empopada, no ?

Y por tanto en este caso concreto el velero de mayor superficie vélica no podría superar al velero menor, no ¿?

[Juanote]

Me ha costado pero lo he entendido. Si os parece, lo pongo en mis palabras por si alguien le ayuda a entenderlo como yo (sin expresiones tipo "fabricar el propio viento", o "vientos aparentes", que a mí me suenan a magia) :

Independientemente de la dirección del viento real, éste se puede descomponer siempre en dos partes : un viento paralelo a la crujía y otro perpendicular. El paralelo tiene poca importancia aquí (si es de popa le empuja, como máximo hasta la velocidad del viento, y si es de proa le frenará por rozamiento... pero pensemos que apenas hay rozamiento)

Lo interesante es la componente perpendicular del viento, ya que es un viento de través que no cambia por muy rápido que vaya el barco. Así que éste siempre tiene un empuje (con las velas trimadas para ceñir, por supuesto). El límite de la velocidad lo darán los rozamientos de carena, las velas y la deriva del barco, que crea un pequeño viento aparente en contra de nuestro viento de través.

Y como la velocidad la determinan más los rozamientos que el viento, el BOR "solo" duplica su velocidad (de 15 a 30 nudos) cuando el viento se multiplica por 5 (de 2 a 10 nudos)

Después de leerlo, no sé si ha quedado más claro , pero al menos lo he intentado.

[nihao]

Hola WOQR.
Yendo en popa.
En teoría general,ejem,ejem, el barco grande no irá más deprisa que el peque.Esto suponiendo que el viento en superficie es idéntico al de altura,(de palo del velero mayor).
En la práctica: Recorrerá más millas el barco grande en el mismo tiempo, debido a que su inercia pasará la olita planchandola,mientras que para el peque supondría un freno, y además más camino a recorrer por subir y bajar la ola?
Al igualarse la velocidad del barco a la velocidad del viento real las velas no portarían.
En regatas oceánicas se sabe que llevando spi,éste se puede volver del revés,hacia el palo,si la ola que proporciona el surf, transmite mayor velocidad a la embarcación que el viento de abordo.
Ahora, quién pierde más tiempo (distancia navegada al final) al frenar en el momento
debido a las velocidades idénticas de viento y vela (éstas ya no portan),lo que equivale a que no hay aportación de energía? El grande porque necesita más tiempo para reaccionar al haber frenado y reaccionar a que el viento vuelva a acelerarlo, o el peque, por la misma razón?
En la práctica, el peque tiene a su favor menor inercia,será más rápido en acusar la nueva entrada del viento y sus períodos de ausencia de energía propulsiva serán más cortos.
Como ejercicio mental esta pregunta teorica es buena.
No me atrevo a decir tajantemente el resultado es este,porque hay muchas variables.Podría suponer que un 470 de ceñida en ventolina sale primero de la linea.
Sería alcanzado por el 9m después de un cierto tiempo?
En la práctica y ahora otra vez con vientos de popa, ningún 470 iría a 5nudos con 5 nudos de viento.Un 9m tampoco.
Una ayuda que no aporta sería la de comparar una moto de 100CV con un coche de la misma potencia y el mismo par.Más ágil la moto en curvas y con pendiente, además sólamente la fricción de dos ruedas.Más rápida también en la llanura porque la relación caballos / peso es favorable a la moto, así como el viento en contra actua sobre menor superficie.
El plantaemiento de velocidad de barco igual al viento real tendrá soluciones parciales por la necesidad de parametrar,(y donde la relación metros cuadrados de velamen por metros cuadrados de obra muerta + orza juega un papel al igual que formas hydrodinamicas,roces,pesos,...) es interesante por las lucubraciones a las que incita.Pero como pregunta no tiene solución única.nihao

[nihao]

Hola Juanote.
En un día de calma chicha te subes a la moto.La pones a 5 nudos y obtienes: viento aparente 5 nudos de proa. Viento real cerapio.
Cambias el día.Ahora soplan cinco nudos de viento perpendiculares a la carretera recta.Te pones a 5 nudos y obtendrás:viento aparente 5 por raiz de 2 (1,4142....)
aproximadamente 7,07;(hay que sumar vectorialmente,dibujo de flechas más atrás) dirección del viento aparente:entrada por la oreja.
Vás aumentando ahora cada vez más la velocidad de la moto, por lo que hacia ¨X¨nudos de moto, el viento aparente te da de lleno en la cara.El viento real ya no tiene peso.
Este fué (y sigue siendo) el problema de los catamaranes y trimaranes.Al ser tan rápidos, el viento
aparente se les viene enseguida a proa y no pueden ceñir lo que un monocasco.nihao

[Juanote]

Originalmente publicado por nihao

Vás aumentando ahora cada vez más la velocidad de la moto, por lo que hacia ¨X¨nudos de moto, el viento aparente te da de lleno en la cara.El viento real ya no tiene peso.
Este fué (y sigue siendo) el problema de los catamaranes y trimaranes.Al ser tan rápidos, el viento
aparente se les viene enseguida a proa y no pueden ceñir lo que un monocasco.nihao

Desde luego el viento real tiene peso. Los ejemplos con vehículos de motor me parecen bastante desafortunados para entender el fenómeno. Yo he tratado de hacer una explicación simple. Lógicamente, a medida que el viento aparente se va a proa, el ángulo de ceñida es menor y es más difícil que la vela porte lo suficiente como para que empuje al barco.

Efectivamente velero navega con viento aparente, pero la componente de este viento paralela a la crujía no influye en su empuje más allá de un límite, mientras el componente perpendicular (que, lógicamente sólo depende del viento REAL) es la que hace de motor por encima del viento real, que es de lo que hablamos aquí.

[woqr]

Originalmente publicado por nihao

Más ágil la moto en curvas y con pendiente, además sólamente la fricción de dos ruedas.

Este es el gran error de los moteros, que piensan que tumbando sus motos en una curva son más rápidos que un coche, CRASO error.

Solo hay que comparar el paso por curva de un Formula 1 y de una Moto GP.

De calle gana el Formula 1 pese a la opinion generaliza en contra.

En fin perdon por salirme del tema pero no me podía contener.

un saludo

Sigamos ahora con el viento real y viento aparente.

Mi pregunta es, el viento aparente hace que aumente la velocidad del barco ??? según he podido leer, la respuesta es si.

[Magno]

Hola a tod@s.
Tengo un vídeo de este verano al que he bautizado como el video de los incrédulos.
Navegando a 60º y 12 nudos de viento aparente el gps marcando 7.2 nudos.
Dicho así podríamos pensar que 7.2 nudos con un viento de 12 esta bien y vale, pero no. Si descontamos del aparente los 7.2 que avanzamos, ¿ cual era el real ? bastante menos de la velocidad del barco ( unos 5 nudos ).
Ah, se me olvidaba, con mayor enrollable....
Magno

[Juanote]

Originalmente publicado por woqr

Mi pregunta es, el viento aparente hace que aumente la velocidad del barco ??? según he podido leer, la respuesta es si.

Por eso yo trataba de evitar hablar de viento aparente :

Los veleros navegan con viento aparente (es el único que "sienten" las velas). Supongamos que vamos en ceñida. El viento aparente puede descomponerse en dos vectores : uno viene de proa y otro del través. El de proa nos frena (en función del rozamiento). El de través nos empuja (bueno : la componente de este vector perpendicular a la vela es la que nos empuja)

Cuando el barco aumenta la velocidad, aumenta el viento aparente, porque aumenta el viento de proa. Pero la componente de través no cambia. Así que el hecho de que el viento aparente aumente no es lo que hace que el barco vaya más rápido, ésto es indiferente. Lo que hace al barco aumentar su velocidad es que sigue habiendo viento de través, por muy rápido que vaya el barco.

Como bien dice Nihao, a medida que aumentamos la velocidad, el viento aparente se va más a proa, es decir, hay que ceñir más, y lógicamente ésto también tiene su límite.

Conclusión : el viento aparente causado por la arrancada no contribuye a aumentar la velocidad. Lo cual, por otro lado, es lógico, no? De otra forma al ir más rápido tendríamos más viento, que nos haría ir más rápido, que provocaría más viento, etc, etc.

[Kane]

La respuesta es no. Si no hay real, nanay. Lo que pasa es que el real y el aparente están relacionados por la formulita vectorial Va = Vr +Vb (Viento aparente = Viento real + Viento producido por el movimiento del barco, el inverso de su velocidad)

Y el aparente sólo sirve para orientar la vela, el que empuja o tira es el real. Y puede empujar o tirar MUCHO.

Edito: Por cierto, también estoy de acuerdo contigo con lo de los rodantes.

*******

Originalmente publicado por woqr

Este es el gran error de los moteros, que piensan que tumbando sus motos en una curva son más rápidos que un coche, CRASO error.

Solo hay que comparar el paso por curva de un Formula 1 y de una Moto GP.

De calle gana el Formula 1 pese a la opinion generaliza en contra.

En fin perdon por salirme del tema pero no me podía contener.

un saludo

Sigamos ahora con el viento real y viento aparente.

Mi pregunta es, el viento aparente hace que aumente la velocidad del barco ??? según he podido leer, la respuesta es si.

[Jota]

Las explicaciones vectoriales son muy claras.

Me gustaría poner un ejemplo gráfico que a mi me ha ayudado bastante a entender como se puede ir más rápido que el viento.

Imaginamos un tio haciendo ski acuatico. La velocidad de arrastre y la direccion de la lancha es la velocidad y la dirección del viento.

Cuando el tio está en la estela de la lancha va a su misma velocidad (evidente) . Es como cuando vamos en popa redonda navegando a vela. Los 2 vectores de dirección (esquiador y lancha) estan alineados.

Seguro que hemos visto muchas veces como "aceleran" estos esquiadores cuando se ponen a hacer esas "eses" abiertas, en donde superan en mucho la velocidad de arrastre de la lancha. Su vector de dirección ha cambiado. La lancha le sigue arrastrando a la misma velocidad, pero el "corre" mucho más para hacer la misma distancia que recorre la lancha en su dirección.

Con unos numeritos.

Imaginemos que la lancha corre 10 metros por segundo (aproximadamente 20 nudos) .

Si el tio va a su estela, también recorrerá 10 metros por segundo....irá por tanto a 20 nudos.

Si el tio va a 45º (entre un giro y otro) seguira recorriendo 10 metros por segundo en la dirección de la estela, más 10 metros por segundo en la dirección perpendicular en la estela (el angulo es de 45º por lo tanto avanza la misma distancia en las 2 direcciones) . Es decir , habra recorrido la hipotenusa del triangulo (aquello de raiz cuadrada de los catetos) , en total , en el mismo segundo habrá recorrido aproximadamente 14,1 metros, con lo que su velocidad en esa dirección será de unos 28 nudos.....ya va más rapido que la barca......pero, y este es el truco, no es su misma dirección (por eso ni el esquiador ni nosotros podremos nunca superar en la estela/popa redonda la velocidad e la lancha/viento)

[woqr]

Originalmente publicado por Jota

Con unos numeritos.

Imaginemos que la lancha corre 10 metros por segundo (aproximadamente 20 nudos) .

Si el tio va a su estela, también recorrerá 10 metros por segundo....irá por tanto a 20 nudos.

Si el tio va a 45º (entre un giro y otro) seguira recorriendo 10 metros por segundo en la dirección de la estela, más 10 metros por segundo en la dirección perpendicular en la estela (el angulo es de 45º por lo tanto avanza la misma distancia en las 2 direcciones) . Es decir , habra recorrido la hipotenusa del triangulo (aquello de raiz cuadrada de los catetos) , en total , en el mismo segundo habrá recorrido aproximadamente 14,1 metros, con lo que su velocidad en esa dirección será de unos 28 nudos.....ya va más rapido que la barca......pero, y este es el truco, no es su misma dirección (por eso ni el esquiador ni nosotros podremos nunca superar en la estela/popa redonda la velocidad e la lancha/viento)

Buen ejemplo si señor !!!

saludos

[sintripulación]

hola y unas ...

bueno, permitirme unas pequeñas observaciones...

realmente, en el sentido estricto, navegar más rápido que el viento es que tu velocidad proyectada en la dirección del viento (vmg) sea mayor...

esto sólo lo pueden conseguir los barcos de navegación (deslizamiento) sobre hielo (reducen las resistencias al avance) y muy pocos catamaranes (reducen las resistencias al avance navegando con sólo un patín y mejoran el momento de adrizamiento al estar el otro patín alejado)...

en estos barcos es alucinante comprobar, tomando las polares, que para rumbos de 150º con el real, significan 70º con el aparente ...

saludos...

[Magno]

Jota. Excelente explicación. La utilizaré para explicar y convencer a los "incrédulos" que haberlos haylos.

Sobre el concepto "navegar más rápido que el viento" yo siempre lo había entendido comparando la velocidad del viento con la del barco, cada cual en su rumbo.

Nunca imaginé que con vientos portantes algún artefacto pudiese superar la velocidad del viento porque una vez igualadas las velocidades ( aparente 0 ) si el artefacto la superase, pasaría a tener aparente de proa que es lo que pasa yendo a motor.

Magno

[Juanote]

Originalmente publicado por Jota

Es decir , habra recorrido la hipotenusa del triangulo (aquello de raiz cuadrada de los catetos) , en total , en el mismo segundo habrá recorrido aproximadamente 14,1 metros, con lo que su velocidad en esa dirección será de unos 28 nudos.....ya va más rapido que la barca......pero, y este es el truco, no es su misma dirección (por eso ni el esquiador ni nosotros podremos nunca superar en la estela/popa redonda la velocidad e la lancha/viento)

Magnífico ejemplo, Jota!

[Rafauskiv]

Hola a todos:

Creo que este es de los mejores post técnico que he leido... y ya llevo un año siguendo el foro.

Solo una pregunta:

En el grafico, existe un angulo entre la Vv (Velocidad del Viento) y Va (Velocidad Aparente) ¿Que define ese angulo y la "longitud" de viento aparente? ¿Las polares del barco?.

Gracias a todos por las aportaciones

[woqr]

Originalmente publicado por annaIII

Explicación del gráfico:

Cuando el viento viene de un costado, tenemos que añadir vectores que representan las velocidades.

Cuanto más rápido avanza el barco, mayor es el viento aparente, más fuerza hay en las velas, y por tanto más aumenta la fuerza que arrastra al bote hacia adelante.

Así el barco acelera hasta que el rozamiento del agua iguala a la componente motriz de la fuerza ejercida sobre las velas.

---------------


Es decir, dejando claro que el "motor" del barco es el viento Real, lo que parece también obvio es que el viento aparente actúa como "segunda" fuerza sobre las velas, de la misma forma que lo hace el real.

Por tanto la suma de ambos vientos es lo que hace moverse al barco hasta el límite del rozamiento sobre el mar.

En cambio, en caso de empopadas, jamas un barco podrá desplazarse por encima de la velocidad del viento, ya que no hay un segundo vector al que sumarle el viento de popa

Es así, no ??

Por tanto, mi pregunta sigue siendo la misma, si no fuera por el viento aparente, un barco no podría nunca superar la velocidad del viento real ???

O dicho de forma más sencilla (dejándonos de vientos reales o aparentes); un barco puede superar la velocidad del viento, únicamente cuando el viento venga de costado.

[biplaza]

O dicho de forma más sencilla (dejándonos de vientos reales o aparentes); un barco puede superar la velocidad del viento, únicamente cuando el viento venga de costado.

Si, sólo cuando el viento APARENTE venga entre el través y la ceñida. Eso significa que un viento REAL por la aleta puede ir rolando en dirección a la proa a medida que el barco aumenta la velocidad (ahora ya es APARENTE) y a partir de que pase por el través el barco podrá superar la velocidad del viento, porque ya estará sumando vectores de fuerzas (el viento real+velocidad del barco).

Ojo, el aumento de velocidad del barco también se consigue por planeo del casco, situación muy frecuente en navegación con vientos portantes (de la popa al través). De ahí el uso de asimétricos, códigos 0, etc. Velas que permiten acelerar y por lo tanto convertir vientos reales de aleta en vientos aparentes de través y a partir de ahí empezar a ceñir. Pero todo esto te lo explicará mejor alguien que lo domine.


Ahora es cuando me llueven las collejas de los sabios del lugar

[pacoperas]

Originalmente publicado por woqr

Explicación del gráfico:

Cuando el viento viene de un costado, tenemos que añadir vectores que representan las velocidades.

Cuanto más rápido avanza el barco, mayor es el viento aparente, más fuerza hay en las velas, y por tanto más aumenta la fuerza que arrastra al bote hacia adelante.

Así el barco acelera hasta que el rozamiento del agua iguala a la componente motriz de la fuerza ejercida sobre las velas.

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Es decir, dejando claro que el "motor" del barco es el viento Real, lo que parece también obvio es que el viento aparente actúa como "segunda" fuerza sobre las velas, de la misma forma que lo hace el real.

Por tanto la suma de ambos vientos es lo que hace moverse al barco hasta el límite del rozamiento sobre el mar.

En cambio, en caso de empopadas, jamas un barco podrá desplazarse por encima de la velocidad del viento, ya que no hay un segundo vector al que sumarle el viento de popa

Es así, no ??

Por tanto, mi pregunta sigue siendo la misma, si no fuera por el viento aparente, un barco no podría nunca superar la velocidad del viento real ???

O dicho de forma más sencilla (dejándonos de vientos reales o aparentes); un barco puede superar la velocidad del viento, únicamente cuando el viento venga de costado.

El único motor del velero es el viento que siente el barco, que cuando está en movimiento es el que llamamos viento aparente, que es el que produce el empuje en las velas. Para un barco en movimiento, el único viento que existe es el aparente, que variará según el rumbo y velocidad del barco de acuerdo al triángulo de vectores de velocidad.

El ejemplo de la moto de nihao es perfecto, la generación de viento aparente aparece en cuanto cualquier cosa se mueva en el aire.

Salud y buenos vientos

[anlago]

Originalmente publicado por woqr

Explicación del gráfico:

Cuando el viento viene de un costado, tenemos que añadir vectores que representan las velocidades.

Cuanto más rápido avanza el barco, mayor es el viento aparente, más fuerza hay en las velas, y por tanto más aumenta la fuerza que arrastra al bote hacia adelante.

Así el barco acelera hasta que el rozamiento del agua iguala a la componente motriz de la fuerza ejercida sobre las velas.

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Es decir, dejando claro que el "motor" del barco es el viento Real, lo que parece también obvio es que el viento aparente actúa como "segunda" fuerza sobre las velas, de la misma forma que lo hace el real.

Por tanto la suma de ambos vientos es lo que hace moverse al barco hasta el límite del rozamiento sobre el mar.

En cambio, en caso de empopadas, jamas un barco podrá desplazarse por encima de la velocidad del viento, ya que no hay un segundo vector al que sumarle el viento de popa

Es así, no ??

Por tanto, mi pregunta sigue siendo la misma, si no fuera por el viento aparente, un barco no podría nunca superar la velocidad del viento real ???

O dicho de forma más sencilla (dejándonos de vientos reales o aparentes); un barco puede superar la velocidad del viento, únicamente cuando el viento venga de costado.

Estoy siguiendo muy atentamente este hilo, que me parece muy interesante.
Para los que querais jugar un poco, os podeis descargar el adjunto, que contiene un pequeña aplicación que os permite mover la velocidad del barco y el viento real y ver que pasa con el aparente.
Básicamente, a mi entender, hay 2 limitaciones que marcan la diferencia entre barcos rápidos y lentos, de las que ya se ha hablado en este hilo: el rozamiento con el agua - dejando al margen velocidades máximas de desplazamiento- , y el mínimo ángulo crujía - viento aparente al que la vela sigue portando.



vientos.zip

[llansador]

Perdón pero aún no he podido entender que un barco pueda correr más que el real cuando éste sopla de popa...
Si alcanzo la velocidad del real... el aparente sería 0, es decir, no puedo navegar más rápido

En fin, es sólo por marear

SALUT (muy interesante)

[sintripulación]

si alcanzaras el real yendo en popa redonda, evidentemente el barco se pararía...

saludos...

[woqr]

.....

[woqr]

Originalmente publicado por llansador

Perdón pero aún no he podido entender que un barco pueda correr más que el real cuando éste sopla de popa...

Creo que la respuesta a esta pregunta es el uso de un spinaker asímetrico