פיתוח הסבר מדעי לשאלה: למה המצנח מסתובב בהטית הרתמה לצד ?

[ialmog]

אבשי טל אם אני זוכר נכון.

[גיא רון]

עכשיו תנסה להסביר למה מהערכת "מנסה" לחזור לשיווי משקל .....

הנה ניסוי נחמד שבא להדגים איך מערכות בטבע שואפות לשווי משקל:
קח עפרון, והנח אותו על שולחן. עכשיו עזוב. סביר להניח שהוא שוכב שם מבלי לזוז. כלומר: הוא נמצא בשווי משקל. בניסוח מעט יותר פיזיקאלי: שקול הכוחות הפועלים עליו שווה ל- 0.

כעת, קח את אותו עפרון, והעמד אותו על החוד. עכשיו עזוב. סביר להניח שהוא נפל, נשכב ושוב הפסיק לזוז. נכון שזה בדיוק מה שקרה?
העפרון נפל, כי הוא היה בחוסר שווי משקל, והוא שאף להגיע לשווי משקל.

בצבא תמיד לימדו אותנו ש"מה ששוכב לא נופל". זוכר את זה?
כך זה עובד בטבע. מאותה סיבה בדיוק, גם לא תמצא ואקום בטבע ומאותה סיבה בדיוק גם יש סינק מסביב לתרמיקה; מערכות פיזיקאליות שואפות לשווי משקל.

ורק לשם הדיון: אל תחשוב שמערכת פיזקאלית שנמצאת בשווי משקל, לא נמצאת בתנועה. חוסר תנועה הוא מקרה פרטי של תנועה במהירות קבועה.

ומעניין לעניין - באותו עניין; הנה ההסבר שלי לשאלת השרשור הזה:
לצורך ההסבר ניקח רגע פנייה המתרחשת עם משיכת ברקס בלבד.
משיכת הברקס מייצרת גרר מוגבר בכנף הפנימית לפנייה, וכתוצאה ישירה מכך מתחיל סבסוב לכוון הכנף עם הגרר הגבוה יותר.
מאחר והחופה קלה יותר מהטייס, היא מסבסבת מהר יותר. באדיבות מר ניוטון ומומנט ההתמדה שלו, הטייס שואף להמשיך בתנועתו קדימה, אלא שהוא קשור (וטוב שכך) אל החופה למעלה שכבר החלה לסבסב, והתוצאה היא שהוא "נזרק" החוצה מהפנייה, וגורם לחופה לגלגל.
(אגב: בעת משיכה של ברקס לכוון הפנייה, לרגע אחד קטן דווקא הכנף הזו עולה קצת במקום לרדת)

עכשיו ניקח את הפנייה עקב הטיית הגוף: דובר כבר מדוע הכנף מגלגלת. ההמשך כבר די דומה להסבר למעלה; קיים כח צנטריפוגלי לפנייה.


ולשאלתך, צחי: כנף "יוצרת עילוי" בגלל שיש לה זווית התקפה.

עמית, רק תיקון קטנוני, עיפרון שעומד בדיוק על קצהו נמצא בשיווי משקל. זה פשוט שיווי משקל לא יציב.
ברק - אני מתפלא עליך, איך קרה שעוד לא תיקנת את זה... שבירת סימטריה ספונטנית, זוכר?

[יורם אגמון]

איתי, פיתחת כאן הנחה שהסיכוי שהיא נכונה מאד נמוך.
אתה טוען שהורדת נקודת העגינה לא מעוותת את הכנף אלא יוצרת מדרגה נקיה יחסית במרכז המוטה, זה לא מסתדר עם המציאות שבה יש מערכת מיתרים המחוברת לכנף גמישה,  איך אתה יודע שהפעולה של המיתרים על הכנף הגמישה יוצרת מדרגה נקיה? עכשיו אתה טוען שלא רק שנוצרה מדרגה נקיה אלא שאותה מדרגה נוצרה בצורה כזו מיוחדת שהיא יודעת ליצור עילוי אופקי הצידה שגורם להחלקת הכנף הצידה? זה לא סביר.
דרך אגב, ההסבר שלך להווצרות העילוי על הכנף האוירודינמית כבר מזמן ידוע כטעות בעקבות היכולת לבדוק במנהרות רוח מה קורה על כנף אוירודינמית.
העילוי נגרם עקב הטית האויר כלפי מטה ע"י הכנף, והעקרון הפיסיקלי שפועל פה ועל בסיסו מחשבים היום את כוח העילו הוא חוק שימור התנע (מכפלת מסה כפול מהירות שזהו גודל ווקטורי כלומר יש לו גם כיוון וגם גודל).
ההסבר שלך על בכוחות שפועלים על הכנף בזמן הגילגול מתאים אולי לכנף המבצעת גילגול בקצב מהיר יחסית למהירות הטיסה , הוא בטח לא מתאים למה שקורה לכנף של מצנח רחיפה.
הטענה שלך שלא תמיד נכון שמשיכה בברקס הפנימי גורמת למצנח להסתובב לכיוון הברקס מנוסחת בצורה מעורפלת, אתה כותב משיכה קלה, מצנח מהיר, גלגול של החופה לצד השני , ? אתה באמת מכיר מצנחי רחיפה שמתגלגלים לכיוון ההפוך של משיכת הברקס?

[amnonlivne]

ווללה,
דיון מכובד שכבר שנים לא חווינו שכמותו בפורום,
אע"פי שישנם חילוקי דעות מקצועיים, כולם שומרים על איפוק מציניות ומ"אגו".
וזה מעודד.
אמנון ליבנה.

[צחי רייל]

טוב עם לא בפורום לפחות בטלפון יורם הסביר לי איפה הדוגמא שלי מלפני 3 דפים לוקה בחסר, עדיין יש דבר אחד בסיבוב המצנח שיורם עוד לא הצליח להסביר לי שמונע ממני מלקבל את ההסבר שלו כמלא, אנסה להבהיר את השאלה כאן:

ישנם מקרים בהם המצנח מסבסב קצת בטיסה ללא שהוא מקבל איזושהי הטייה. יש מצנחים שזה יותר בולט בהם ויש שזה לא מורגש. כל מי שטס על אילוס2 בתרמיקות חזקות מכיר את התחושה של סיבסוב קל של המצנח כאילו מנסה להתישר מול הזרימה של האוויר משהו כמו שהמצנח מסתובב למול הרוח בהנפה (כמו שאמרתי ללא הטייה), בXS של צ'ינו זה היה ממש בולט ולדבריו כמעט בלתי נסבל.

אז מה גורם למצנח לסבסב בטיסה ללא הטייה?  ברק, אלמוג ,גיא .... מישהו?
(למי שעוד לא הבין ללא הטייה אין שינוי בעילוי של הכנף)

[יובל - נשרק'ה..... נשר מצנחי רחיפה]

יורם התהליך הפיזקלי שאתה מדבר עליו ידוע ונלמד בפקלטות להנדסה ממאז ומתמיד,חוק קואנדה משולב עם פעולה ותגובה של ניוטון.
 הפרש הלחצים (בקיצור-האוירודינמיות ) של הכנף בשילוב הנ"ל יוצרים את העילוי.
איתי ,לגבי ההחלקה - אולי נכון לומר שמתחילה החלקה,כי החלקה ממשית אין (הכנף היתה מתקפלת פנימה...) הכח הצנטריפוגלי מונע את המשך ההחלקה.
ותודה שסיכמת את הדיון.

[ialmog]

יובל, הייתי שמח לסכם את הדיון אבל יורם מאתגר את ההסבר שלי, אז הנה נסיון להבהרה:

1.
"אתה טוען שהורדת נקודת העגינה לא מעוותת את הכנף אלא יוצרת מדרגה נקיה יחסית במרכז המוטה, זה לא מסתדר עם המציאות שבה יש מערכת מיתרים המחוברת לכנף גמישה,  איך אתה יודע שהפעולה של המיתרים על הכנף הגמישה יוצרת מדרגה נקיה? עכשיו אתה טוען שלא רק שנוצרה מדרגה נקיה אלא שאותה מדרגה נוצרה בצורה כזו מיוחדת שהיא יודעת ליצור עילוי אופקי הצידה שגורם להחלקת הכנף הצידה? זה לא סביר."

זה מסתדר יופי. אם לא נוגעים בברקסים, הטיית הגוף משנה רק את הגאומטריה בין טור המיתרים המרכזי של ויליין שמאל לטור המיתרים המרכזי של ויליין ימין (טור המיתרים המרכזי=המיתרים הפנימיים מקבוצות A,B,C וD).
אין השפעה על צורת הפרופיל בין טור המיתרים המרכזי של כל כנף לבין הטיפ שלה.
ה"מדרגה" הנוצרת בין טורי המיתרים המרכזיים של 2 הכנפיים משתרעת לרוב על פני 2 תאים, לפעמים יותר, והיא ניכרת לעין.
מדרגה זו היא בעלת פרופיל אוירודינמי, ואינה מקבילה לקרקע אלא נמצאת בהטייה בהתאם להטיית הרתמה.
ז"א שרכיב העילוי (הפועל בניצב למוטת המדרגה) מושך את החופה הצידה מקו הטיסה המקורי.
התוצאה: תחילת החלקה שמובילה לגלגול.
לא מדובר בפיתוח הנחה ובהימור על סיכויי ההסתברות לנכונותה. אלו עובדות שניתן לראות ולמדוד.

2.
"דרך אגב, ההסבר שלך להווצרות העילוי על הכנף האוירודינמית כבר מזמן ידוע כטעות בעקבות היכולת לבדוק במנהרות רוח מה קורה על כנף אוירודינמית.
העילוי נגרם עקב הטית האויר כלפי מטה ע"י הכנף, והעקרון הפיסיקלי שפועל פה ועל בסיסו מחשבים היום את כוח העילו הוא חוק שימור התנע (מכפלת מסה כפול מהירות שזהו גודל ווקטורי כלומר יש לו גם כיוון וגם גודל)."

מי מעורפל פה?
הגדרת העילוי שנתתי היא פשטנית ובסיסית, אבל נכונה. יובל נגע בפרמטרים נוספים.
 "העילוי נגרם עקב הטית האויר כלפי מטה ע'י הכנף" - זה תיאור של אפקט לוח שטוח.
אם כבר להכנס לתרומת הסטת האויר (גרר), הסטת הזרימה היא תוצאה של פגיעה במכשול הגורם שינוי בקו הזרימה. הזרימה יוצרת לחץ דינמי (כוח וקטורי) על המכשול (הכנף) וזה יוצר כוח מקביל לזרימה והפוך לכיוון התנועה (גרר).
הזרימה במקביל למשטח המכשול (הכנף) יוצרת הפחתה בלחץ הסטטי על המשטח (גודל סקלרי, חוק ברנולי).
לכן בונים את הפרופיל בצורה אסימטרית, כדי לאלץ זרימה מהירה יותר מעל הכנף (בשל אפקט ונטורי) והפחתה גדולה יותר בלחץ הסטטי מעליה.

3.
"ההסבר שלך על בכוחות שפועלים על הכנף בזמן הגילגול מתאים אולי לכנף המבצעת גילגול בקצב מהיר יחסית למהירות הטיסה , הוא בטח לא מתאים למה שקורה לכנף של מצנח רחיפה."
למה?
צריך מעט מאוד כוח כדי להפר איזון ולהתחיל תהליך פניה.
המעבר מהחלקה לגלגול הוא מידי.
כנ"ל השינוי בכוח העילוי בחלקי הכנף השונים- שינוי בזרימה = שינוי בכוחות.
ברגע שהחלה פניה, יפעל כוח צנטריפוגלי שיעמיס את החופה ויגביר את כל התופעות הנ"ל.

4.
"הטענה שלך שלא תמיד נכון שמשיכה בברקס הפנימי גורמת למצנח להסתובב לכיוון הברקס מנוסחת בצורה מעורפלת, אתה כותב משיכה קלה, מצנח מהיר, גלגול של החופה לצד השני , ? אתה באמת מכיר מצנחי רחיפה שמתגלגלים לכיוון ההפוך של משיכת הברקס?"
כן. וגם אתה.
טוס ברתמת שכיבה מעל 45 קמ"ש על כל מצנח שמסוגל למהירות (כמעט כל מצנח בשוק), כשאבזם הבטן יחסית רפוי, ומשוך ברקס אחד מעט מעבר לתחילת ההשפעה ותראה מה קורה.
אם לא תתנגד, תגלה שאתה נופל להטיית רתמה לכיוון ההפוך.


לסיכום, רק שתדעו, אני שונא מקלדות וירטואליות!

[עופר]

 
 אהה, אמרתי לכם - סוגיה מעניינת !!!

אלמוג,  נקראת לדגל כבר בשלב המוקדמות של הדיון, והסתמן פה לרגע חשש קל שמא תחרים אותנו כמו כמו  הגויים   

אני לא מוצא הבדל בין  ההסבר שנתתי בדף 2 , להסבר שלך, אלא שאני השתמשתי בשפת הרחוב.
בהבדל אחד שהגדרתי שם,  פנייה התחלתית  (טרם הגלגול) לפעולת ההחלקה שאתה מתאר. כיוון שאני מתאר את שירטוט  הדרך שהגוף כולו (חופה וטייס) עושה,  ולא רק את מצב החופה.  - אבל זה זניח.

אלמוג ברשותך
באותו רגע ראשוני, כאשר נשענים לצד מרכז הכובד של הטייס, טרם הגלגול , נע הצידה ומשנה את זווית המיתר ביחס לחופה. והמערכת כולה למעשה יוצאת משיווי משקל.    יש לדעתי שתי אפשרויות לחזרה לשיווי משקל: החלקת החופה לאותו צד, או "זריקת" הטייס חזרה למרכז החופה. אם הכוחות היו זורקים את הטייס חזרה למרכז היה נוצר מעין מתנד, והמצנח היה מטלטל לצדדים ללא סוף.   האפשרות השנייה שהמצנח מחליק הצידה מביאה אותנו אל אותה תוצאה של תחילת הפנייה. הפעם ללא  העילוי של כפל שני  התאים,  שדובר עליו קודם.    אז אולי ......... ?

צחי,   מצנח מתיישר בהנפה מול הרוח בגלל המבנה העגול שלו כמו חתך של חצי צינור.  הדבר דומה  לפתיחת המים בצינור ההשקיה שלך בגינה,  כאשר הצינור בגלל הלחץ מנסה  להתיישר . 
 יש  גם מקרים שזה קורה בדיוק הפוך אבל זה כבר קשור לבעיות גניקולוגיות.

עופר  ג.

[אמיר מליק]

אלמוג, במיוחד בשבילך

לחץ כאן

[ittai]

אמיר,

במקום העבודה שלו למחשבים אין WIN מתאים לעברית.

[ברק]

לנולד לעוף - כתבתי "היקר" ללא שום כוונות נסתרות וללא מחשבה על כך - אני בטח שלא כועס או ממורמר. מה שהיה חשוב לי להדגיש שזהו עניין עקרוני - כלומר - המצאותה של מערכת כזו או אחרת שמשפרת את הפניה לא חשובה לדיון. אם גלשן פונה עם הטיית משקל - זה מה שחשוב ועדיף לא לבלבל את הילדים עם עודף אינפורמציה לא רלוונטית.

לצחי - זה עובד גם במערכות ללא עילוי, אבל לא במערכות ללא כוחות. אם יש כוח ניצב לכוון התנועה, תתחיל תנועה מעגלית, ולא חשוב אם הכוח הזה הוא עילוי או דחף של מנוע. במקרה שלנו זה עילוי.

ולגיא רון - הקצב של ההודעות בשרשור הזה מזמן עבר את מהירות המחשבה/תגובה שלי. איך בפוסט?

[יובל - נשרק'ה..... נשר מצנחי רחיפה]

בסרטון שמופיע בשרשור אחר מאתמול , רואים יפה את ה"שבר" בכנף.
האם נוצר הבדל גם בזוית ההתקפה בין שני הצדדים? (זה בהחלט נראה כך.)

[ialmog]

 
 כאשר נשענים לצד מרכז הכובד של הטייס, טרם הגלגול , נע הצידה ומשנה את זווית המיתר ביחס לחופה. והמערכת כולה למעשה יוצאת משיווי משקל.    יש לדעתי שתי אפשרויות לחזרה לשיווי משקל: החלקת החופה לאותו צד, או "זריקת" הטייס חזרה למרכז החופה. אם הכוחות היו זורקים את הטייס חזרה למרכז היה נוצר מעין מתנד, והמצנח היה מטלטל לצדדים ללא סוף.   האפשרות השנייה שהמצנח מחליק הצידה מביאה אותנו אל אותה תוצאה של תחילת הפנייה. הפעם ללא  העילוי של כפל שני  התאים,  שדובר עליו קודם.    אז אולי ......... ?

לא ברורה לי השורה "משנה את זווית המיתר ביחס לחופה".
מיתר הפרופיל? מיתרי המצנח?
אף אחת מהאופציות הנ"ל לא משתנה כתוצאה מהטיית הרתמה.
מיתר הפרופיל לא משתנה ללא שימוש בברקסים או קריסה, ואילו מיתרי הכנף מתנקזים כולם לנקודה בודדת (הקרבינה). שינוי בזווית החיבור של מיתר אחד היה גורם לשאר המיתרים להירפות (או להימתח). קחו דוגמה קיצונית: הניפו מצנח ע"י 2 אנשים, ללא רתמה, כשהשניים מתרחקים זה מזה 3 מטר. החופה פשוט תתאים את עצמה למצב ותתפוס צורת "כנפי שחף" או דיהדרל, אך זווית החיבור של המיתרים לחופה (למעט הטורים המרכזיים) לא תשתנה.

בנוסף: "האפשרות השנייה שהמצנח מחליק הצידה מביאה אותנו אל אותה תוצאה של תחילת הפנייה. הפעם ללא  העילוי של כפל שני  התאים,  שדובר עליו קודם."
למה ללא העילוי? הוא קיים, מעצם היות המדרגה בעלת פרופיל אירודינמי הנע דרך האויר בזוית התקפה חיובית הנמוכה מזוית ההזדקרות.
כן, תיווצר פניה כתוצאה מההחלקה (אפקט לוח שטוח) אבל למה להתעלם מהעילוי הפועל על המדרגה?

מליק, לא מצאתי מקלדת עברית עם חיבור דין 5 פינים ודרייבר ל 3.11

בסרטון שמופיע בשרשור אחר מאתמול , רואים יפה את ה"שבר" בכנף.
האם נוצר הבדל גם בזוית ההתקפה בין שני הצדדים? (זה בהחלט נראה כך.)

ברגע שקיימת פניה, יהיה הבדל בזוית ההתקפה בין הצדדים.
הכנף הפנימית איטית מהחיצונית בעוד שהעומס זהה. זוית ההתקפה עולה (תנועה תלולה יותר ביחס לאויר ברדיוס שעושה הכנף הפנימית) עד שמושג איזון של עילוי+גרר כנגד העומס.

[נמרוד רותם]

ניסיון נוסף לסכם:

1- הטייס מטה את הגוף ימינה (או דוחף את הגוף ימינה בגלשן, או מושך את חוט ימין בקייט סרפינג, התופעה היא אותה התופעה בכל המקרים הללו, גם כאשר הכנף היא קשיחה).



2- בגלל הנטייה של הכנף ימינה (או הכפל באמצע המצנח במקרה של כנף רכה, זה לא באמת משנה) אנחנו מקבלים כוח הצידה. הכוח הזה גורם לנו להיסחף ימינה, כלומר לעוף באלכסון.
(מבט מלמעלה על הכנף)


3. עכשיו כשהאוויר פוגעה בכנף באלכסון, הכנף מנסה תמיד להתיישר לכיוון טיסה ניצב לרוח. בדיוק כמו ששינוי כיוון הרוח בהנפה יגרום לכנף לפנות עם שפת ההתקפה לתוך הרוח.


4. הכוח הצידה עדיין קיים, ולכן התופעה ממשיכה כל עוד אנחנו מטים את הגוף.

את התופעה הנ"ל ניתן לראות ב:
1- קייט סרפינג או עפיפונים עם שני חוטים.
2- פנייה של גלשן.
3- שינוי מרכז הכובד של מטוס.

לא צריך להתעמק בשינוי הצורה של הכנף (כפל באמצע או שינוי זוית). זה לא באמת משנה. מה שמשנה זה שנוצר וקטור כוח הצידה, אשר גורם לסחיפה, אשר גורם להתיישרות של המצנח לכיוון הטיסה החדש.... כלומר פנייה.

[צחי רייל]

עופר אני לא מדבר על שלב ההנפה שהמצנח הוא עוד קיר, אלא שהוא כבר מעל הראש והרגליים שלך על הקרקע. המצנח יסבסב למול הרוח, הוא גם לפעמים עושה את זה באוויר.

האם אתה טוען שגם באוויר הוא מסבסב ללא גלגול כי "הוא מנסה להתיישר כמו צינור גינה"?
אבל אני מדבר על סבסוב כשהוא כבר כנף במצב טיסה.

[יורם אגמון]

צחי, מצאתי את התשובה למה החופה מסבסבת לכיוון הרוח בהנפה, נניח שהרוח מגעיה מימין, החלק הימני של החופה מאבד עומס בגלל שהגרר שיוצר הרכיב של הרוח  שבא מימין דוחף את הטיפ לכיוון מרכז החופה בעוד שאותו רכיב הבא מימין מגדיל את העומס על הצד השמאלי מכיון שהוא יוצר כוח המותח את הטיפ השמאלי מהמרכז החוצה.
הקטנת העומס על הכנף הימנית והגדלתה על השמאלית מגדילה את העילוי על החלק השמאלי ואז הוא מעלה מהירות ומסבסב ימינה.

[צחי רייל]

או יורם אתה מתקרב למה שאני מנסה להגיד רק שאני אומר שהרכיב שבא מהצד גורם להבדלים בגרר (שמשום מה כולם פה שכחו שהוא קיים) בין שני צידי המצנח בגלל שהמצנח קמור וזרימת האוויר פוגשת צד אחד בקשת החיצונית וצד אחד בפנימית. מה שאני אומר זה סביר שיש גם הבדל בעילוי של שתי הכנפיים אבל ההבדל בעילוי יגרום להטייה בעוד הגורם לסבסוב הוא ההבדל בגרר שהוא הנגדי לתנועה קדימה לא העילוי.


ואם כבר גלשן הזכרנו, שפת ההתקפה של הגלשן היא בצורת V ולכן גם אצלו בהחלקה כתוצאה מהטייה נוצר הבדל בגרר של שתי הכנפיים. אם לגלשן הייתה שפת התקפה ישרה כמו כנף של מטוס ריסוס הוא היה גם צריך מיצב אנכי בזנב כמו מטוס ריסוס כדי לסבסב.

[ברק]

הסבר ליציבות סיבסוב ("התיישרות" מול הרוח) מתוך וויקיפדיה:

The yaw axis, which represents the direction that the aircraft is facing relative to the wind, is stabilized through the sweep of the wings. Instead of having wings that extend almost straight out side-to-side as in many types of traditional light aircraft, trikes are provided with a swept back wing planform. The swept planform, when yawed out of the relative wind, creates more lift on the advancing wing and also more drag. The differential drag stabilizes the wing in yaw. The differential lift causes positive roll due to sideslip like dihedral would. Too much dihedral effect is undesirable because it opposes weight shift roll response; the aircraft will be too stable and won't manouever. The lateral and directional stability of the swept wing is proportional to angle of attack - at high speed, yaw and roll instability can become unacceptable, giving dutch roll or wing walking oscillations. This is the primary reason for over sized rear undercarriage spats and wing lets on recent high performance machines.

Thus, if one wing advances ahead of the other it presents more area to the wind and causes more drag on that side. This causes the advancing wing to go slower and to fall back. The wing is at equilibrium when the aircraft is traveling straight and both wings the same amount of area to the wind.

הלינק המלא: http://en.wikipedia.org/wiki/Ultralight_trike

יש שם גם הסבר לסיבה שגלשן פונה.

[אמיר מליק]

מליק, לא מצאתי מקלדת עברית עם חיבור דין 5 פינים ודרייבר ל 3.11

אלמוג

הגיע הזמן לשדרג, ויפה שעה אחת קודם, ואת המחשב תתרום למוזיאון המדע, ברצינות, הם בטוח ימצאו לו מקום באיזו תצוגה

אמיר

[יורם אגמון]

ברק, זה מסביר את יציבות הסבסוב של כלי טיס שיש להם כנפיים משוכות לאחור, איך זה קשור למצנחי רחיפה?