Ludwig Prandtl sin esfuerzo

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Y si

Y si el meollo está en la Curva de la nariz ...

... pues entonces le ponemos tremenda curva y luego un tablero

el problema es que el flujo/fluido muy acelerado en la Curva ... literalmente se sale de la Curva y se Separa (S)

Los expertones que diseñan estos perfiles procuran que el flujo/fluido acelere y luego haga una transición suave y vaya frenando hasta llegar al borde de salida

Hay que usar perfiles conocidos y no hacer experimentos.

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He visto

He visto un informe científico sobre un Perfil cojonudo investigado en el Instituto de Ciencia Subidísima y Remamhuevica

Ya, pero ese perfil no existe en el mundo real, ese perfil está pulido y pulido ... nuestras Orzas son felices si no llevan mejillones ... Y, por otro lado, Turbulencias, el mar está agitado y para rematar la faena el velero se mueve mogollón ...

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Hombre

Los de la Vela ligera ... 72-74 lijados con papel de lija muy muy finito ... capita de barniz lija que te lija ... después de comprobar y comprobar para empezar que el perfil se ajusta al instituto de ciencia subidísima ... Y por supuesto durmiendo la Orza a la sombra y en seco entre algodones ...

Pues tal vez quizá se aproxime un poco o un mucho a los Números del informe científico

Pero para nuestros carromatos ...

Y la Turbulencia...



Para el barrio bajo ... Un Perfil normal y corriente y robusto desde un punto de vista hidroDinámico


http://airfoiltools.com/airfoil/deta...rfoil=n0012-il



Coeficiente de Sustentación en 2 dimensiones (Cl) frente a Angulo de Ataque (Alfa) según la NACA que ahora se llama la NASA

0,10 por cada 1 grado de Angulo de Ataque ... como un Tablero Plano

(Los datos de Airfoil Tools no están basados en la investigación de la NACA allá por el año 1929 sino en el programa XFoil del profesor Drela del MIT)



Los perfiles NACA nacen en Langley a finales de los años 20 bajo la dirección de Max Michael Munk discípulo de Ludwig Prandtl

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Se me ocurre un mejor argumento para los que defendemos al clásico NACA 0012

La Resistencia, el Arrastre, de la Orza, es una suma de un montoncito de cosas, y las pequeñas diferencias en el Arrastre del perfil se diluyen

Tenemos

Rv, Resistencia por viscosidad, que es la Resistencia por el Rozamiento con el Agua multiplicada por un factor de forma (1 + k) que hasta el día de hoy se usa al señor Hörner

Rr, Resistencia residual, pues la Orza también hace ola, y depende de su desplazamiento/volumen

Incremento de la Resistencia Residual debido a la Escora, esta es la interacción entre la Orza y la Carena, y esto puede ser una cantidad considerable

Ri, la así llamada "Resistencia inducida" que es la Resistencia provocada por la creación de Sustentación, y que es un trozo gordo y aquí no hay torero que se salte ... el Calado

Y luego hay que tener en cuenta la Pala del Timón y su calado respecto al calado de la Orza

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...

Al venerable 0012 ... pues tal vez quizá, vaya usted a saber, le podría hacer algo de sombra el

Wortmann FX L V-152

http://airfoiltools.com/airfoil/deta...oil=fxlv152-il

y el FX 71-L-150/20

http://airfoiltools.com/airfoil/deta...il=fx711520-il

Pero ... No, esto de entrar a jugar con los perfiles sinceramente no lo veo, al final por ejemplo el borde de salida no puede ser completamente afilado ... Nah, los veleros tienden a ser "colar mosquitos y tragar camellos" como lo de esconder las drizas dentro del Palo

-Agujerear el Palo, estamos locos. El Palo ni tocarlo.

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Va y resulta que ...

"FX" significa "Francisco Javier"

https://en.m.wikipedia.org/wiki/Franz_Xaver_Wortmann

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Este tipo va y dice ... el venerable NACA 0012 encaja con todo lo que busco peero y dice literalmente "quiero algo más moderno"

Y esta es su lista de perfiles candidatos

El venerable NACA 0012 es de hace un siglo, ya, bueno, y qué, jo er, funciona

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12% Joukowski

http://airfoiltools.com/airfoil/deta...il=joukowsk-il

Interesante

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https://es.m.wikipedia.org/wiki/Nikol%C3%A1i_Zhukovski

"padre de la aviación soviética"

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Jaja

https://greatbustardsflight.blogspot...kutta.html?m=1

Y llegamos a Ludwig Prandtl

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incipiente Cavitación (por la poderosa Succión) de un NACA 0012 @ 21 nudos y con un Coeficiente cercano a 0.5, según XFoil

Bueno, no es para dramatizar, ese Coeficiente es muy alto, mi impresión ejque tal vez quizá no hay que preocuparse hasta digamos 30 nudos, no sé, ejque, claro, el enredo es desde ceñir a 5 nudos hasta vaya usted a saber bajando una Ola

Hombre, para Alta Velocidad tal vez la nariz más fina del 64012

http://airfoiltools.com/airfoil/deta...oil=n64012a-il

No sé, esto necesita algo de reposo y meditabunda Almohada

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Nah

https://www.boatdesign.net/threads/f...xpected.53927/

el tío retuerce el XFoil hasta que le dice lo que quiere escuchar

Resulta que él mismo reconoce que estaba tan entusiasmado con el proyecto que la Nariz del supuesto perfil 0012 le ha salido de aquella manera y, encima, para rematar la faena lleva mucho ángulo de ataque, y además solo se escucha el burbujeo de la Cavitación, de todas formas el hilo es muy interesante: participa el profesor Drela y más interesante: Tom Speer, que en paz descanse, que trabajó en la Boeing y estuvo es varias campañas de la Copa América en la época más reciente de los Catamaranes

Separación, Cavitación, Ventilación

Lo peor es Ventilación

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Lo gracioso del caso ejque estos tipos a 20 nudos le llaman "baja velocidad"

como dice el profesor Mark Drela el perfil está trabajando con un alto Coeficiente de Sustentación (CL) pues el foil está trimado para menos viento, y el borde de ataque (LE) esto es la curva de la Nariz está produciendo una enorme Succión que produce burbujas de vapor de Agua

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En este hilo o en otro Tom Speer resume:

(1) hay tantísimos perfiles porque son más o menos iguales (dicho por un tipo que se ha dedicado a parir estos inventos)

(2) la resistencia del perfil es el grosor (y la superficie mojada)

(3) la Turbulencia en un velero no es la misma, es decir para la Orza de un velero nos tendrían que dar datos (además de para un "Número de Reynolds" adecuado) con un "Ncrit" de 1 y no de 7-9

https://www.miliamperios.com/foro/si...e-ncrit-246461

Y no solo la Turbulencia, sino además las olitas que mueven el perfil pa rriba y pa bajo y pa un lado y pa otro

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Coeficiente de Arrastre del Perfil por Viscosidad, según ORC_VPP_2021

Estos tíos echan mano del magnífico ladrillazo del señor Hörner, es decir tecnología alemana de la segunda guerra mundial

Y reconstruyen el Coeficiente de Arrastre así

+ Una Placa Plana con Flujo Laminar que tenga el mismo Número de Reynolds que la Orza/Pala

+ Turbulencia y Grosor del Perfil

+ Y luego le suman las diferencias de Presion entre el borde de ataque y el borde de salida lo sacan del programa XFoil del profesor Drela con un perfil NACA 64014 (que se ve que es el que llevan los señores de las regatas) y "NCrit = 1"

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Por ejemplo

Para un Perfil de un 12% de Grosor como el NACA 0012

http://airfoiltools.com/airfoil/deta...rfoil=n0012-il

Airfoil Tools (basado en XFoil que al fin y al cabo es una gigantesca base de datos empíricos encajados en un buen marco teórico) para 0 grados de Angulo de Ataque nos da 0,00662

Y ORC_VPP nos da 0,00651

Dos buenas herramientas

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Total

Ciñendo @ 5 nudos contra 20 nudos de Viento Aparente entrando @ 30 grados de la Roda y 3 grados de Angulo de Ataque en la Orza

Montaña de montoncitos del Arrastre

+ Resistencia AeroDinámica del Casco Cascarón de Calimero: 140 Newtons

+ Arrastre por el Rozamiento con la Viscosidad del Agua de la Carena, el Ala de la Orza, la Pala del Timón y el Bulbo de plomo, por algo (x 1,1) de Rugosidad (es decir sin mejillones; pero tampoco suponiendo un pulido imposible): 154 Newtons

+ Olita del Casco (Resistencia Residual): 56 Newtons

+ Arrastre inducido/provocado por la Fuerza Lateral del Agua (esto es la Sustentación) en la Orza, la Pala y el Casco: 50 Newtons

Total: 400 Newtons

x 1,1 por su poquito de olas en el Mar

Total: 440 Newtons

Ahora hay que ver que el Aparejo nos de esta Fuerza de Avance

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El Arrastre, el Aero-Arrastre es espantoso en un bote ligero y mangudo: 1 metro de Francobordo (por motivos de Seguridad y Comodidad) con 15 grados de Escora se convierten en ... 1,4 metros (!)

140-164 Newtons de Residencia AeroDinámica

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Me he confundido pues he dibujado el Francobordo de 1 metro desde el Pantoque Vivo; pero es más o menos igual

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Pues no da igual que cada cosilla cuenta

Amos a ver ... no nos pongamos nerviosos

Presión Dinámica con 20 nudos de Viento = 64 Newtons en 1 metro cuadrado

x 0,74 (para tener en cuenta la diferencia entre el Viento en las Velas y el Viento que ve el Cascarón) x 0,80 (Coeficiente de Arrastre) = 37,888

x 3,6 metros cuadrados de Area de Referencia= 136 Newtons

140

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Pozí

1 metro 40 ... alza el bicho de costado cuando Escora 15 grados

Si alguien dijera que esto de los veleros modernos es hacer un pan con unas tortas ... pues la verdad ejque no me atrevería mucho a objetar, Jaja

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Por

Por Coseno de 33 grados

Porque queremos saber el Arrastre que va en contra de la dirección de la Marcha, el Rumbo del Velero

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Bien

147 Newtons de Arrastre

Y de esos 147 Newtons ... 80 Newtons salen por así decirlo de lado (Aero Fuerza Lateral en el Cascarón) que yo estoy bastante convencido de que tal vez es el doble

Y de los 147 hay 124 que van en contra del Rumbo del Velero

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Visto así, dividimos el Cascarón en dos trozos

Y a la parte de proa le damos un Coeficiente normal/perpendicular (CN) de 1 que es bien razonable

Entonces va y resulta que sale exactamente lo mismo que lo que calcula ORC_VPP: 124 Newtons de Aero-Arrastre del Cascarón en la dirección del Rumbo del Velero

Peeero ... resulta 202 pedazos de Newtons de Aero Fuerza Lateral del Cascarón

No sé, lo miraré de nuevo pero parece que ORC calcula "Drag" del Cascarón, pero no calcula "Lift", es decir el Cascarón produce Sustentación

Aquí hay algo que no encaja

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"Por si ascaso"

Por si acaso tengamos en cuenta esos Newtons de más, que a la Orza y a la Pala esa carga les costaría unos 22 Newtons más, y teníamos 424 de total, así que

444 Newtons

El Aparejo Fraccionado 3/4 dándole Alabeado/Torsión (Twist) a la Mayor ... baja (x 0,84) la distancia vertical entre la Fuerza del Viento y la Fuerza Lateral del Agua

@ 15 grados de Escora el bote Aguanta bien 1280 Newtons (Coeficiente de 1 x 64 Newtons por metro cuadrado de Presión Dinámica con 20 nudos x 20 metros cuadrados de Foque + Mayor) que por la Escora la cosa se queda en unos 1236 Newtons de Sustentación, y 247 Newtons de Arrastre

1236 Lift x Seno 33 - 247 Drag x Coseno 33 =

Tatatachán

466 Newtons

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Nah

Ahí ... ("Ahí hay un hombre que dice Ay !")

Ahí, en ese cálculo, entusiasta cálculo, la torsión/Alabeado (twist) va por un lado ... y el Coeficiente de Sustentación del Aparejo va por otro lado a su aire

Twist 0.84 y 1 de Coeficiente, eso no tiene sentido

Estos Números hay que trastearlos con Hoja de Cálculo

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A mos a ver

Que la calculadora del teléfono puede con esto

Hidro_Arrastre @ la Velocidad del Casco (5 nudos): 260 N
x 1,1 para tener en cuenta un poco de olita = 286 N
Aero_Arrastre del Casco Cascarón: 124 N

410 Newtons

Aparejo Fraccionado 3/4 = 0,75
Twist: 0,865
CL (Coeficiente de Sustentación): 0,86

420 Newtons
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Casilla "Escota"

Casilla "Escota" es la vieja casilla FLAT (George Hanze, 1982) del Aplanado y Embolsamiento de las Velas, y en viejos VPP era poco realista cuando se le aplica a Aparejos envarados y poco flexible

La vieja casilla sigue entre 1 y 0,5 como en tiempos del creador de este modelo que ha llegado hasta ORC

En un fraccionado es bien realista, incluye Escota, más o menos Embolsamiento y la orientación de las Velas es decir su Angulo de Ataque

El viento del diseñador o viento del proyectista en este caso es 20 nudos de viento aparente, y canzando Escota y embolsado las velas, pues el Aparejo produce más de 600 Newtons, pero, claro, se tumbaría el velero: ver arriba a la derecha la casilla "aguanta", qué Fuerza aguanta con 15 grados de Escora

Vientos del diseñador o del proyectista son todos los que hay en viento bonancible, de 11 a 16 nudos de viento real o similares traducidos a viento Aparente

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La casilla "Aguanta"

A la derecha la última de la fila: Aguanta una Fuerza de 1033 Newtons con una Escora de 15 grados

Y comparamos esa Fuerza con "Lift", Fuerza de Sustentación del Ala de Albatros que forma el Aparejo en el Viento

La Fuerza que hace Escorar al velero es algo menor, algo así como el 90% de "Lift"; pero así queda holgura en la estimación del encaje de las Fuerzas y no se derrumba el cálculo si surge algo que se ha pasado por alto

El Ala que va en el Agua (Orza + Pala) y el Fuselaje (Casco) se tienen que hacer cargo de toda la Aero Fuerza Lateral

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La "Fuerza de Escora"

La Fuerza que Escora al Velero resulta ser el 95% de la Sustentación (Lift)

Así que hay menos holgura de lo que pensaba

Si sube el viento y nos metemos en la ceñida con viento fresco pues cargamos Agua de Mar en Barlovento ...

... y la Potencia del Bicho expresada en porcentaje del Desplazamiento (%D) subiría hasta alrededor del 15%

Que está tremendo aunque los de la Vela Ligera se lo tomen a risa, pues un "Cuatro Setenta" (4 70) con un tipo haciendo Trapecio el bicho tiene una Potencia del 28% de su Desplazamiento

Y la cosa ejque la Orza y la Pala (y una migaja que aporta el Casco) tienen que hacerse cargo de tooda la Aero Fuerza Lateral = Suma de la Fuerza de Escora + la Aero Fuerza Lateral en el Casco Cascarón que yo sospecho que está infraestimada

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Potencia 15% del Desplazamiento

Un Desplazamiento que ha aumentado al cargar Agua de Mar a Barlovento

28 nudos de viento real a 10 metros de altura (TWS_10)

El Abatimiento seguramente es de 6 grados, que más los 30 grados respecto a la roda suman 36 (AWA)

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Lo curioso de este Modelo que viene de George Hazen (1982) ejque el Abatimiento no está ... pero está: hemos visto cómo primero aparece un Angulo de 33 (= 30 que el Angulo del viento Aparente que vemos en la Veleta +3 que tiene toda la pinta de ser el mismísimo Abatimiento)

Y luego va y resulta que aparece 36

Pero, claro, aunque en el Modelo del Aparejo no aparezca el Abatimiento hay que calcularlo pues es el Ángulo de Ataque del Ala que va dentro del Agua, formada por el equipo Orza + Pala

Si la Pala tiene un buen calado ... la carga de la Aero Fuerza Lateral se puede repartir 70-30 ... 60-40 ... es decir la Pala del Timón se puede hacer cargo del 40% de la faena e incluso del 50% si es una Pala de Alto Alargamiento

El miedo a cargar la Pala del Timón viene de una época en la que las Palas eran una birria, y si se cargaban aumentaba y mucho el Arrastre inducido/provocado por la Sustentación

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Pues llegamos al final de la ceñida con el segundo rizo de la Mayor, sopla 33 nudos a diez metros de altura

Qué hacemos ahora

Arriamos el Foque con su cargadera, tercer rizo en la Mayor, se quitan los tapones del tanque de lastre y se vacía en la bañera, se recogen Palas del Timón fuera del agua, y a la capa como una Yola

La cosa se pone más fea

Pues nos anclamos al Mar, fondeamos en el Mar como un bote de remo oceánico, y abrimos una botella y brindamos en recuerdo de Ludwig Prandtl, Max Michael Munk, George Hazen y todos los que nos precedieron.



(Robert Manry, y tantos y tantos otros que nos precedieron: Pala del Timón fuera del Agua, Anclado en el Mar, Fondeado en el Mar)

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