속도 예측 프로그램

Velocity prediction program

속도 예측 프로그램(VPP)은 선체와 돛의 힘의 균형을 맞춰 다양한 바람 조건에서 항해 요트의 성능을 해결하는 컴퓨터 프로그램이다.VPP는 요트 설계자, 보트 제작자, 모델 테스터, 선원, 범선 제작자, 또한 미국의 컵 팀들에 의해 돛단배가 건설되기 전이나 주요 개조 전에 그 성능을 예측하기 위해 사용된다.

배경

최초의 VPP는 1970년대 초 메사추세츠 공과대학에서 개발되었다. 어빙 프랫은 연구비를 들여 "선체, 구조, 항해 계획 기하학에 대한 지식을 바탕으로 항해 요트의 성능을 예측했다"고 밝혔다.

방법론

VPP는 작동을 시작하기 위해 초기 매개변수에 대한 숙련된 추측이 필요한 반복 프로그램이다.일반적으로 VPP는 보트 모델과 솔루션 알고리즘이라는 두 가지 메커니즘으로 구성된다.

보트 속도(Vs), 힐 각도(VI), 암초 수 및 돛 평탄도를 포함한 매개변수의 초기 추측이 보트 모델에 입력된다.솔루션 알고리즘은 이러한 입력 파라미터를 사용하여 돛의 추진력과 선체의 저항력 사이의 차이를 계산한다.선체가 만든 오른쪽 모멘트와 작동 뒤꿈치 각도도 계산한다.

첫 번째 반복에서 추진력과 저항력이 같지 않을 가능성이 높기 때문에, 솔루션 알고리즘은 각 실제 바람 각도에서 가능한 최대 속도를 낼 때까지 입력 매개변수를 조정하고 힘의 균형을 맞추는 책임을 갖는다.

유체역동력모델

선체에 작용하는 저항력과 그 부속물(철, 방향타 및 기타 지느러미)은 다수의 작은 부품으로 분해될 수 있다.

  1. 점성 항력 – 이 형태의 항력은 물 분자가 선체의 젖은 표면과 부속물을 지나 미끄러지면서 힘을 가하는 마찰 저항에서 온전히 유래한다고 생각되기 때문에 "피부 마찰"이라고도 한다.이러한 유형의 드래그 스케일은 젖은 표면에 비례하여 조정되며, 선체 저항의 두 구성 요소 중 하나이다.
  2. 잔류물 저항 – 잔류물 저항은 잔잔한 물에서 똑바로 선 맨 선체에 남아 있는 다른 모든 유형의 저항을 포함한다.이러한 집단의 이유는 움직이는 보트 선체에 가해지는 모든 유형의 유체역학 저항 중에서 습식 표면적에 비례하여 비스코스 드래그만 깨끗하게 격리할 수 있기 때문이다.그렇다면 잔류 저항은 주로 파동 생성 저항, 에디 형성, 대규모 분리 등으로 구성되는데, 모두 너무 복잡해 경험적으로 선체 기하학에 대한 사전 지식이 주어지지 않는다.이러한 유형의 저항은 모델 테스트에 의해서만 결정될 수 있다.
  3. 유도 드래그 – 유도 드래그는 불완전하거나 무한하지 않은 리프팅 표면의 결과물이다(이 경우 킬, 방향타 및 기타 부록).리프트가 3차원으로 생성되면 다운워시를 생성하는 폐쇄 순환 루프가 형성된다.이 다운워시는 자유 하천 속도를 다운워시 쪽으로 아래로 회전시킴으로써 변화시킨다.이 새로운 각도는 자유 흐름 방향으로 구성 요소를 가지고 있기 때문에 저항이 약간 증가하는 결과를 초래한다.
  4. 힐 유도 드래그 – 요트 힐을 항해할 때 선체 기하학적 구조 변경으로 인해 선체의 베이스 저항까지 조정해야 하는 부분이 있는데, 모두 이 용어로 포착된다.첫 번째 변화는 선체의 습식 표면적이어서 증가하면 점성이 더 큰 항력이 발생한다.그러나 더 중요한 것은 굽힐 때의 잔류 저항의 변화다.선체의 수중 부분은 더 이상 대칭이 되지 않고 대개 잔존 저항성이 높아지게 된다.특히 빔 대 드래프트 비 또는 부력의 세로 중심부에 큰 변화가 있는 경우 더욱 그러하다.
  5. 파도에 저항 추가 (RAW) – 이 요소는 해안도로에서 요트의 움직임으로 인한 계산적 또는 실험적으로 파생된 저항을 나타낸다.이 저항은 실제 풍속(VT) 또는 요트의 물리적 특성 중 하나로 간주할 수 있다.

공기역학적 힘 모델

  1. 돛에서 들어올리다
  2. 돛을 끌다.
  3. 유도 항력

해결 및 최적화

VPP는 요트에 작용하는 모든 힘과 순간을 해결함으로써 요트의 성능을 해결한다.투구와 요잉 모멘트는 단순성을 위해 0으로 가정할 수 있다.

프리젠테이션

VPP는 많은 양의 데이터를 생성하기 때문에 이 데이터의 표시는 특별한 고려를 필요로 한다.표 형식의 출력은 특정 값을 식별하는 데 유용할 수 있지만, VPP 출력을 표시하는 가장 일반적인 방법은 극성도를 사용하는 것이다.[1]

사용하다

요트 디자인

요트 핸디캡팅

VPP는 여러 항해 기관에서 이론적인 보트 성능을 평가한 다음 다른 스타일과 크기의 보트가 서로 경쟁할 수 있도록 "핸디캡"을 할당하는 데 사용된다.IOR와 IMS 핸디캡팅 규칙은 VPP의 최초 채택자 중 일부였다.미국에서 가장 흔한 핸디캡슐 규정은 미국 항해협회에 의해 개발되고 촉진된 PRF 규칙이다.[2]대부분의 다른 규칙들은 과거의 성과를 고려하지 않지만, PRF는 일련의 좋지 않은 경주 결과 후에 스키 선수들이 핸디캡 감소를 요청할 수 있도록 함으로써 스스로를 차별화한다.유럽에서 오늘날 사용되는 가장 일반적인 핸디캡 시스템은 IRC 규칙이다.[3]

상용 VPP

  • 윈디자인
  • AHVPP
  • 돛새치 요트 분석기

참고 항목

참조

  1. ^ 문빔 VPP 극지방도
  2. ^ "United States Performance Handicap Racing Fleet". United States Sailing Association. Archived from the original on 2012-03-10. Retrieved 2012-04-04.
  3. ^ "IRC Rating". IRC. Archived from the original on 2012-03-23. Retrieved 2012-04-04.
  • Claughton, A R; Wellicome, J F; Shenoi, R A (2006). Sailing yacht design: theory. Southampton, UK. pp. 109–143. ISBN 0-85432-829-7.

외부 링크