Каждый честолюбивый спортсмен-олимпиец должен овладеть техникой движения на неустойчивом парусе, но нет научной литературы, которая бы точно объясняла, как эти движения увеличивают скорость лодки. Команда исследователей из Корнельского университета в Итаке, Северная Каролина.Y. работает, чтобы изменить это.
«Мы знаем, что эти методы эффективны, и мы изучаем причины их эффективности», — сказала Райли Шутт, аспирантка, работающая в исследовательской лаборатории гидродинамики профессора инженерных наук Корнелла Чарльза Уильямсона. «Мы изучаем, что происходит в жидкости вокруг лодки, вихревую динамику, которая там, и как они связаны с увеличивающейся движущей силой на лодке», — сказал он.
Уильямсон, Шутт и их коллеги впервые оснастили лазерный парусник олимпийского класса армией датчиков.
Они установили инструменты для измерения ветра, ряд камер для фиксации формы и углов парусов, а также инерциальные измерительные устройства и устройство GPS для записи скорости и движения лодки. Затем они спросили моряков мирового класса, в том числе Сару Лихан из U 2012 года.S. Олимпийская команда по парусному спорту, для выполнения перекатных галсов, перекосов и маневров на лодке в различных ветровых и волновых условиях.
Уильямсон, который является советником факультета парусной команды Корнелла, даже сам плавал на лодке с инструментами.
В исследовании принимали участие несколько моряков из команды Корнелла, в том числе капитаны Фил Элли, входивший в десятку лучших матросов колледжа в 2011 году, и Дженни Боршофф, занявшая третье место в университетских чемпионатах среди женщин.
«Мы провели значительный объем испытаний на воде и смогли получить характерные движения паруса на основе собранных данных», — сказал Шутт.
Например, рывки, при которых моряк подпрыгивает вверх и вниз, могут заставить заднюю кромку паруса качаться вперед и назад.
В движении есть компоненты, которые параллельны и перпендикулярны потоку воздуха над парусом, создавая то, что исследователи называют «экзотическим подъемом», в отличие от классического взмахивающего движения, которое было бы чисто перпендикулярно движению паруса в воздухе.
«Наш следующий шаг — воссоздать эти движения с помощью двумерной секции паруса в буксировочном баке с компьютерным управлением и измерить подъемную силу и силу сопротивления», — сказал Шутт.
Команда до сих пор воссоздала некоторые подвижные движения паруса. Они использовали велосиметрию с изображением частиц (PIV), при которой жидкость вокруг паруса засевается частицами-индикаторами, чтобы отслеживать сложную динамику вихря, которая развивается вокруг паруса.
В настоящее время исследователи проверяют эти измерения, прежде чем приступить к дальнейшим испытаниям.
Уильямсон говорит, что результаты исследования могут способствовать полету и маневрированию других устройств с взмахивающей мембраной, таких как воздушные микроавтобусы.
«Все, что мы делаем, — это новинка для исследовательского мира, и это часть ажиотажа в этой работе», — сказал он.
«Это похоже на динамику жидкости, вдохновленную спортом», — сказал Уильямсон. «Подобно биодинамике жидкости, в нем рассматриваются стратегии, разработанные наиболее приспособленными выжившими, но в этом случае выживание не занимает миллион лет, выживание самых быстрых происходит каждые четыре года, когда моряки отправляются на Олимпийские игры."