Purjeveneen nopeus suhteessa tuulen nopeuteen

Seuraa 
Viestejä251
Liittynyt16.3.2005

Kuinka nopeasti voi purjevene liikkua suhteessa tuulen nopeuteen?

Oma järki sanoisi että korkeintaan lähes tuulen nopeudella.
Muistan kumminkin jossain yhteydessä kuulleeni että se olisi melkein kaksinkertaisella nopeudella.
Sitä selitettiin purjeen toiselle puolelle syntyvällä alipaineella.
Eli onko minua vedätetty,jälleen.

yst.pn

Sivut

Kommentit (19)

Vierailija
Kuinka nopeasti voi purjevene liikkua suhteessa tuulen nopeuteen?

Riippuu tuulesta.. jos tuulen nopeus on vaikka 10 m/s ja purjevene on ankkuroitu, se liikkuu tuulen suhteen sen 10 m/s

ihannetilanteessa nopeus on 0 m/s, jolloin vene liikkuu tuulen nopeudella.

Jos taas verrataan nopeuksia maan suhteen, niin ehdoton maksimi on tuulen nopeus.. muuten ilmanvastus hidastaa veneen nopeutta. Tietty merivirrat vaikuttavat tähän, etenkin jos on tyyntä eli tuulen nopeus on 0 m/s. Tällöin vene voi silti liikkua

o_turunen
Seuraa 
Viestejä8006
Liittynyt16.3.2005

Muistaakseni lentävä hollantilainen purjehti kohtalaisen suurella nopeudella:
Välillä näkyvissä ja sitten toisinaan taas ei. Eivät kuulemma oikein
pysyneet perässä.
No joo. Tiettävästi kevyillä kaksirunkoisilla pääsee tuulen nopeuteen
verrattuna moninkertaiseen nopeuteen. Ei tietenkään myötätuuleen, mutta
sivutuuleen kuitenkin.

Korant: Oikea fysiikka on oikeampaa kuin sinun klassinen mekaniikkasi.

Heksu
Seuraa 
Viestejä5462
Liittynyt16.3.2005
pepe+
Eli onko minua vedätetty,jälleen.

Ei ole vedätetty, ja nimim. msdos464 on vähän hakoteillä. Vitsi piiilee siinä, että ei purjeveneellä suinkaan ajeta pelkästään tuulen suuntaisesti. Silloin jos mennään tuulen suuntaisesti, veneen maksiminopeus on huomattavasti tuulen nopeutta alhaisempi. Jos vene etenisi tuulen nopeudella, veneen ja tuulen välinen suhteellinen nopeus olisi 0. Silloinhan purje ei vetäisi venettä. Juuripa siittä syystä purjeveneellä on kaikista epätaloudellisinta ajaa tuulen suuntaisesti.

Mutta mutta, purjeveneellä ajetaankin yleensä siten, että tuuli tulee sivusta. Tällöin purje toimii lentokoneen siiven tavoin ja vetää venettä eteenpäin. Nopeus on vektorisuure, niinpä seurauksena purjeveneen ja tuulen välinen suhteellinen nopeus kasvaa veneen nopeuden kiihtyessä - mikäli siis tuulee sivusta. Seurauksena tietysti purjeen kehittämä vetovoima kasvaa sitä mukaa kun vauhti kiihtyy. Problemaattiseksi asian tekee lähinnä se, että mitä kovempaa ajetaan, sitä enemmän purjeen kehittämä voima kohdistuu sivulle. Tarvitaankin ns. köli vastustamaan purjeen synnyttämää kaatavaa momentti.

Purjeveneellä voidaan myös ajaa vastatuuleen, tämä tosin edellyttää ns. luovimista.

Vierailija
pepe+
Kuinka nopeasti voi purjevene liikkua suhteessa tuulen nopeuteen?

Oma järki sanoisi että korkeintaan lähes tuulen nopeudella.
Muistan kumminkin jossain yhteydessä kuulleeni että se olisi melkein kaksinkertaisella nopeudella.
Sitä selitettiin purjeen toiselle puolelle syntyvällä alipaineella.
Eli onko minua vedätetty,jälleen.

yst.pn

Olet kyllä kuullut ihan oikein. Purjeen tyvenen puolella muodostuu tosiaankin pienempi paine pitemmän ilmavirtauksen matkan johdosta. Tämä mahdollistaa veneen liikkumisen reippaasti yli tuulen nopeuden. Esim. noissa kilpatrimaraneissa tämä ominaisuus on viritetty huippuunsa. Ilmiön huomasi ja selitti ensimmäisenä Bernoulli 1700 luvulla.

Heksu
Seuraa 
Viestejä5462
Liittynyt16.3.2005
Snaut
Olet kyllä kuullut ihan oikein. Purjeen tyvenen puolella muodostuu tosiaankin pienempi paine pitemmän ilmavirtauksen matkan johdosta.

Alipaine ei kyllä tosin johdu siitä, että tyvenen puolella matka olisi pitempi. Mitään pituuseroahan ei todellakaan ole, etenkään purjeveneessä - purjeen paksuushan on käytännössä lähes 0, joten purjeen molemmat puolet ovat ihan saman pituiset.

Siipien, purjeiden yms. nostovoimaa selitetään kyllä usein bernoullin lailla ja etenkin tällä pituuseroperustelulla. Perustelu ontuu kuitenkin pahasti. Jos oletetaan, että kaksi ilmamolekyylikaverusta eroavat toisistaan purjeen etureunassa, mikä luonnonlaki antaa sille "pidemmälle" puolelle joutuneelle molekyylille sellaisen kyvyn, että se osaa etukäteen mitata tulevan matkansa ja siten kiihdyttää vauhtiaan jotta kohtaisi molekyylitoverinsa uudelleen purjeen takareunassa? Ja miksi niiden pitäisi ylipäänsäkään kohdata takareunassa?

Siinäpä pähkinä purtavaksi!

Vierailija
Heksu

Alipaine ei kyllä tosin johdu siitä, että tyvenen puolella matka olisi pitempi. Mitään pituuseroahan ei todellakaan ole, etenkään purjeveneessä - purjeen paksuushan on käytännössä lähes 0, joten purjeen molemmat puolet ovat ihan saman pituiset.

Nimenomaan ilmiö johtuu matkan pituuserosta aivan samoin kuin lentokoneen siiven kohdalla. Pullistunut purje käyttäytyy kuin lentokoneen siipi ja purjeen paksuudella ei ole mitään merkitystä. Matka on todellakin pitempi tyvenen puolella johtuen tuulen puolen suuremmasta paineesta, jolloin iso osa tuulesta "oikaisee" ohi purjeen pussin. Olen itse aikoinaan ollut katsomassa demoa ilmiöstä Hutin virtauslabrassa. Eli asiassa ei kyllä ole mitään ihmeellisempää pähkinää purtavaksi.

Vierailija

Juuh eli olin siis väärässä.. missä asennossa vene ja purje ovat, jos esim. tuulee etelästä pohjoiseen? Ihmetyttää että tuulen avulla päästään tuulta nopeammin

Hmm... olisiko arkisempi selitys asialle tämä? Kun suksilla mennään hiihtohissillä ylöspäin, joka liikkuu vaikka 15 km/h, ja mutkitellaan niin nopeus maan suhteen voi nousta esim. helposti 20 km/h, kun liikutaan sivuttain. Eli jos hissi vetää etelästä pohjoiseen, niin käännetäänkin suksia siten että liikutaan koiliseen. Tällöin on 15 km/h suuruiset nopeusvektorit pohjoiseen ja itään, jolloin yhteenlaskettu nopeus on noin 21 km/h. Niinhän se taitaa mennä.. mutta silti ihmetyttää tuo ilmanvastus ongelma. Miten tuulen avulla voi liikkua tuulta nopeammin?

Vierailija

Kun mennään sivutuulessa purjeveneellä niin ilma kulkee purjeen kulmasta riippuen ehkä n.metrin mutta vene liikkuu purjeen levyisen matkan "alta pois".

Heksu
Seuraa 
Viestejä5462
Liittynyt16.3.2005
Snaut
Nimenomaan ilmiö johtuu matkan pituuserosta aivan samoin kuin lentokoneen siiven kohdalla. ... Eli asiassa ei kyllä ole mitään ihmeellisempää pähkinää purtavaksi.

Niin, pähkinää ei ole, ellei pureskele. Näinhän siis asia todellakin useimmiten selitetään, kuten sanoin! Onkin erityisen helppo uskoa, että virtauksen nopeus kiihtyy toisella puolen siipeä/purjetta erinomattainkin pituuseron vuoksi. Taitaa olla vähän vaikeampaa ajatella asiaa tarkemmin.

Kuvittelepa, että meillä on letku, joka haarautuu kahteen ohuempaan letkuun. Nämät kaksi letkua asetetaan lentokoneen siiven ylä- ja alapinnalle. Sovitaan, että yläpinnan letkusta tulee pidempi siiven profiilin vuoksi. Sovitaan lisäksi, että letkut yhdistyvät siiven takapinnassa taas yhdeksi letkuksi. Kysymys kuuluu: jos letkuun puhalletaan ilmaa, kiihtyykö ilman virtaus siinä ylemmässä letkussa - sehän on pidempi kuin alempi letku?

Tällä kysymyksenasettelulla haluan aiheuttaa pureskelua, ja osoittaa, ettei asia olekaan ihan noin yksinkertainen!

Vierailija
Snaut
Nimenomaan ilmiö johtuu matkan pituuserosta aivan samoin kuin lentokoneen siiven kohdalla. ... Eli asiassa ei kyllä ole mitään ihmeellisempää pähkinää purtavaksi.

Bernoullin efektillä on aika vähän tekemistä purjeen ja siiven suunnittelun kanssa.

Vierailija
Heksu
Snaut
Nimenomaan ilmiö johtuu matkan pituuserosta aivan samoin kuin lentokoneen siiven kohdalla. ... Eli asiassa ei kyllä ole mitään ihmeellisempää pähkinää purtavaksi.



Niin, pähkinää ei ole, ellei pureskele. Näinhän siis asia todellakin useimmiten selitetään, kuten sanoin! Onkin erityisen helppo uskoa, että virtauksen nopeus kiihtyy toisella puolen siipeä/purjetta erinomattainkin pituuseron vuoksi. Taitaa olla vähän vaikeampaa ajatella asiaa tarkemmin.

Kuvittelepa, että meillä on letku, joka haarautuu kahteen ohuempaan letkuun. Nämät kaksi letkua asetetaan lentokoneen siiven ylä- ja alapinnalle. Sovitaan, että yläpinnan letkusta tulee pidempi siiven profiilin vuoksi. Sovitaan lisäksi, että letkut yhdistyvät siiven takapinnassa taas yhdeksi letkuksi. Kysymys kuuluu: jos letkuun puhalletaan ilmaa, kiihtyykö ilman virtaus siinä ylemmässä letkussa - sehän on pidempi kuin alempi letku?

Tällä kysymyksenasettelulla haluan aiheuttaa pureskelua, ja osoittaa, ettei asia olekaan ihan noin yksinkertainen!

Vastaus on siinä, että ilmamassalla on inertiaa, eli massan hitautta. Lyhyemmältä puolen kulkeva ilmamassa pyrkii tempaamaan pitemmällä puolella kulkevaa ilmaa mukaansa ja näin ollen aiheuttaa purjeen päästöreunalle ja sen jälkeen vedon, joka kiihdyttää pitemmällä puolella kulkevaa ilmaa ja aiheuttaa sinne alipaineen.

Joten vastauksena kysymykseen: Jos pitemmän ja lyhyemmän letkun päät yhdistyvät, niin lyhyemmästä letkusta tuleva virtaus tempaa mukaansa pitemmässä letkussa kulkevaa ilmaa ja vetää sitä, siis kiihdyttää sen vauhtia.

Jos molemmat letkut olisivat yhtä pitkiä, niin ilma ehtisi molempia letkuja pitkin tasan yhtä nopeasti päästöreunalle asti ja mitään imua ei syntyisi, koska toinen puoli ei jää jälkeen.

Näin toimii esimerkiksi kaasugrillissä sekoitin, jossa pullosta tuleva kaasuvirta pistetään menemään ohuen pillin läpi ja pilli suunnataan leveämmän putken suusta sisään. Virtaus tempaa mukaansa aika reilusti ympäröivää ilmaa ja sekoittaa kaasut keskenään, jolloin grillin liekki on sininen eikä keltainen, niinkuin kynttilässä tai sytkärissä.

Tosin on sellaisiakin sytkäreitä, jossa liekki on sininen tai lähes valkoinen. Näissä on juurikin tuollainen pieni kaasunsekoitin sisällä.

Olennaista on, että jättöreuna on mahdollisimman terävä, jolloin ei pääse syntymään turbulenssia. Jos turbulenssia syntyy, niin paine pääsee osin tasaantuman "taakse päin" ja putkien tapauksissa siis lyhyemmän puolen letkusta siirtyy osa ilmasta korvaamaan pitkän puolen letkun vajausta ja näinollen alipainetta ei synny ja ilma letkuissa virtaa yhtä nopeasti.

lierik
Seuraa 
Viestejä4922
Liittynyt31.3.2005

Piirtelin tuossa käsivaralla purjeen ja sille vektorit, josssa tuulen suunta olisi sivumyötäinen, ja puje sillä laiila vinossa miten sitä näytetään pitävän. En niitä kylläkään mittaillut.Mutta näyttäisi että tuulen suuntaisen vektorin ja pujeen pussia vastaan vaikuttavien vektoreiden resultantti olisi suurempi veneen kulkusuuntaan nähden, kuin pelkän tuulen vektori?

Eli vene kulkisi senkin vuoksi tuulta nopeammin, kun purjeen kulma on oikea tuulta vasten.

Lierikki Riikonen

Heksu
Seuraa 
Viestejä5462
Liittynyt16.3.2005
Veikko
Jos molemmat letkut olisivat yhtä pitkiä, niin ilma ehtisi molempia letkuja pitkin tasan yhtä nopeasti päästöreunalle asti ja mitään imua ei syntyisi, koska toinen puoli ei jää jälkeen.

Suosittelen huolellisempaa pureskelua, etten sanoisi peräti märehtimistä.

Käsitys pituuseron aiheuttamasta nopeuserosta tuntuu olevan aika sitkeä. Pitempään putkeen eksynyt ilma jää kyllä ilman muuta jälkeen siittä ilmasta, mikä menee lyhyempään letkuun. Ei kuitenkaan ole todellakaan mitään syytä, miksi sinne pitempään letkuun eksyneen ilman pitäisi tulla ehdottomasti samaan aikaan perille sinne lyhyempään putkeen eksyneen ilman kanssa. Eihän se ilma mitään osaa ajatella! Pitempään letkuun mennyt ilma jää jälkeen lyhyemmän letkun ilmasta, ja toisessa päässä ilmamolekyylit tulevat vain perille eri aikaan - mutta so what?

Asiaa on ehkä helpompi ajatella siten, että unohdetaan se siipiprofiili siitä häiritsemästä. Otetaan em. kaksihaarainen letku, ja sovitaan että lyhyen haaran pituus on 1m ja pitkä haara on 100m pitkä letkukieppi. Puhalletaan letkun alkupäähän ilmaa 1m/s nopeudella - silloinhan pitemmässä letkussa ilman pitäisi mennä 100m/s jotta se etii perille samaan aikaan kuin toisen letkun ilma. Näinhän ei tietenkään tapahdu, vaan molemmissa letkuissa ilmvirran nopeus on 1m/s. Pidempään letkuun eksynyt ilma sattuu vaan tulemaan perille letkun toiseen päähän 100s myöhemmin, mutta eihän maailma siihen kaadu!

Pituusero ei siis ole todellakaan syynä ilmavirran kiihtymiseen, vaikka niin usein kuulee selitettävän.

Vierailija

Ei sen ilman tarvitsekkaan tulla samaan aikaan sieltä pidemmästä kuin lyhyestä, mutta se tulee nopeammin. Ja sitä on jo tuossa ylempänä perusteltukin.

Voit havainnollistaa jossain määrin sitä sillä, että pidät vaikkapa pilliä tuulettimen vieressä, niin että sen toinen pää on tuulettimen takana, ja toinen pää tuulettimen ilmavirrassa sen suuntaisesti. Kun nyt kokeilet sitä "peräpäätä", huomaat että sinne syntyy pieni imu. Ja tuo imu johtuu siitä, että tuulettimen suurempi ilmavirta "vetää" ilmaa mukaansa myös sieltä pillistä.

Vierailija

uppoumarunkoisissa veneissä tulee sitten huippunopeus vastaan riippuen veneen vesirajan pituudesta. Nyrkkisääntönä on, että 10 metrin vesirajalla ei voi mennä yli 10 solmua, 6 metrisellä ei yli kuutta solmua, koska sitten mennään jo ylämäkeen.

Raja ei ole ihan tarkka ja mm. myötämainingilla voi surffata paljonkin yli runkonopeuden ajoittain.

Sivut

Uusimmat

Suosituimmat