アクアミューズ改造派 aqu@museコミュの層流翼と水中付加物の効果

元ネタは「木曽川隊掲示板」の
■575琵琶湖毎日セーリング！
http://otd12.jbbs.livedoor.jp/aquamusesailing/bbs_tree

【経緯】
このスレッドの中で、水中付加物(センターボード、ラダー)に飛行機の可動翼のようなものを付けると効果があるか？
という議論が派生してきました。

同スレッドの元々の方向性とは異なるボリュームが投稿の中で大きく占めるようになり、たにもとさんのご提案もありましたので、テクニカルな部分をｍｉｘｉに引っ越すことにしました。

【元の投稿】この議論を当トピックで続けたいと思います。
■576　翼断面好きのあなたに　2007/03/03 20:55
From：写琴
http://www3.icfd.co.jp/examples/naca0012_2d/na2.htm

■579　翼　2007/03/04 22:56　
From：すけさん　

↑これって翼は翼でも主翼ではなくて尾翼、って感じですよね？
ラダーだとこういう感じなのでしょうけど飛行機の尾翼だと固定部分と可動部分があって折れ曲がるように動きますよね？
ふと思ったのですが、その状態って、可動部分しかない状態よりも空気（水）がスムーズに流れるような気がするのですが、いかがでしょう？

飛行機の垂直尾翼みたいに、固定部＋可動部の構成をとる意味ってないのでしょうか？

潜水艦ってどうなっていたかな？

■583　層流剥離シミュレーション　2007/03/06 00:02　
From：ゴーン辻　

＞↑これって翼は翼でも主翼ではなくて尾翼、って感じですよね？

私には主翼に見えました。「舵は15度以上切ってはいけない」という師匠の教えの証明に見えました。

＞ラダーだとこういう感じなのでしょうけど飛行機の尾翼だと固定部分と可動部分があって折れ曲がるように動きますよね？

最近のルールはどうか判りませんが、一時期のアメリカズカップ艇では飛行機の尾翼のようなトリムラダーがセンターボードに付いていました。
残念ながら原理は存じませんが、想像ではヒールを起こすためかと。

＞ふと思ったのですが、その状態って、可動部分しかない状態よりも空気（水）がスムーズに流れるような気がするのですが、いかがでしょう？

適切に可動させれば揚力を増す働きはありますから、ヒールを起こす為に使える可能性はあります。
センターボードの揚力を(飛行機で呼ぶ)フラップで風上側に増強すれば、高速になるほど舟がフラットになる理屈です。
少しでも艇速が落ちたら、アッというまに風上に向いて止まってしまいそうですが(笑)

＞飛行機の垂直尾翼みたいに、固定部＋可動部の構成をとる意味ってないのでしょうか？

前述の通りです。
ラダーには無意味です。

＞潜水艦ってどうなっていたかな？

潜舵は層流翼で全動式です。
後ろは様々でしょうね。

■584　間違えた。2007/03/06 00:06　
From：ゴーン辻

＞センターボードの揚力を(飛行機で呼ぶ)フラップで風上側に増強すれば、高速になるほど舟がフラットになる理屈です。

逆でした。
風下側に増強しないと、アッと言う間に沈しますね。
間違えました。

■585　翼型断面　2007/03/06 01:29　
From：たにもと　

センターボードやラダーを翼型断面にする理由は、前へ進むための抵抗を減らす事と、横方向への揚力を得るためですよね。
飛行機の水平翼は揚力を重視しますから、上面と下面のカーブが異なります。
翼の後部が折れ曲がるように動かすのは、（フラップ）前へ進むための抵抗が少々の増えても、上方向への大きな揚力を得たいからでしょう。
離着陸時など、スピードが遅い時に大きく動かすはずです。

小型飛行機の垂直尾翼は、船の舵のように全体を可動させる物も有ったのではないでしょうか。
ある程度大きくなってくると、垂直尾翼全体を可動させるよりも、後部だけを可動させる方式の方が強度面でも有利になるのだと思います。
左右非対称になることで、揚力も大きく出来ます。

ヨットの場合。
セールに発生する力、ヨットを走らせようとする力は、ほぼブームと直角方向です。
その方向へ斜めに走ってくれては効率が悪いので、センターボードで横方向へ流される力を受け止め、船首方向へ進むようにしています。

船体の左側から風を受ければ、セールに受ける風で船体が右へ傾きます。
センターボードは、船体が右へ（風下）へ流される力を受け止めるので、左への力が働きます。
つまり、セールに働くのと同じく船体を右へ傾けようとする力が働きます。

アクアミューズのメーカーサイトにも、ヨットの推進力についての説明が有ります。
http://www.aquamuse.jp/zukai/genri/suishin/index.html
この図の、横流れ力(c)と横流れを押さえる力(e)を、正面から見た図に書き直すとヒールする力の関係も分かり易いでしょう。
このような視点から見れば、効率の良いセンターボードほどヒールさせる力も大きくなる訳です。

風が強くなって、ヒールし過ぎるような時、センターボードを少し上げれば、楽になる場面も有ります。

＞＞飛行機の垂直尾翼みたいに、固定部＋可動部の構成をとる意味ってないのでしょうか？

＞前述の通りです。
＞ラダーには無意味です。

無意味では無いはずです。
スケグ付きのラダーは、まったく同様の方式です。
私自身が欲しいと思ってるクルーザーには、スケグが付いてます。

■587　New　Re:層流剥離シミュレーション 2007/03/07 00:15　
From：ゴーン辻

＞＞＞飛行機の垂直尾翼みたいに、固定部＋可動部の構成をとる意味ってないのでしょうか？
＞＞ラダーには無意味です。
＞無意味では無いはずです。
＞スケグ付きのラダーは、まったく同様の方式です。

あ、そうですね。
ラダーの前縁に可動部を持ってくればラダーの揚力が増し、しかもそのベクトルはラダー軸より前に持っていくことができるんですね。今、気が付きました。
フラップの様に後縁にすると揚力ベクトルが後向きになるのでダメダメさんですが。

■588　New　Re:層流剥離シミュレーション 2007/03/07 02:59　
From：たにもと　

セーリング中、センターボードで横流れを完全に無くす事は出来ません。（風下へ向かう時を除く）
レーシングタイプのクルーザーでも、クローズホールドの走りでは３度程度の横流れ（リーウェイ）が有るようです。
アクアミューズの場合、リーウェイがもっと大きいように感じています。

一般的に、セーリング中はウエザーヘルムが発生しています。
（舵をフリーにすれば、艇が風上へ向こうとする）
これを打ち消すために、わずかにティラーを風上に引いた状態で直進します。
したがって、センターボードとラダーには水流に対する迎角が発生しています。
その角度は、センターボードよりもラダーの方が大きくなります。

風上への上り角度を良くするために、わずかなウエザーヘルムを感じるセッティングは、ラダーに風上側への揚力を発生させるので、舵の切る事による抵抗増加以上の効果が有るとも言われています。
（スケグ無しのラダーが一般的とした意見ですが、スケグが有っても同じだと思う）

＞フラップの様に後縁にすると揚力ベクトルが後向きになるのでダメダメさんですが。

これの極論は、舵を無くせとなりませんか？
固定されたスケグの後ろにラダーが付きますからフラップと同じです。
揚力ベクトルは真横よりもわずかに後ろ向きになるのでしょうが、ほぼ真横です。
デメリット以上のメリットを感じて、現在の姿が存在するのだと思ってます。
（私は、前縁が可動するタイプの垂直尾翼を知りません。飛行機にとっても後ろ向きの揚力ベクトルはデメリットのはずです。）

すけさんからの、最初の問いに戻すと、
小回りを重視するヨットでは、ラダー全体が可動するスタイルが有利だと思います。
タッキング時など、飛行機では有り得ない急激な方向転換を要求しますから。