Помощничек
Главная | Обратная связь


Археология
Архитектура
Астрономия
Аудит
Биология
Ботаника
Бухгалтерский учёт
Войное дело
Генетика
География
Геология
Дизайн
Искусство
История
Кино
Кулинария
Культура
Литература
Математика
Медицина
Металлургия
Мифология
Музыка
Психология
Религия
Спорт
Строительство
Техника
Транспорт
Туризм
Усадьба
Физика
Фотография
Химия
Экология
Электричество
Электроника
Энергетика

Техника спортивного плавания. Срыв «вихрей» с задней кромки движущегося крыла




 


Рис. 2.8

Срыв «вихрей» с задней кромки движущегося крыла

Рис. 2.9

Начальный «вихрь», образование «антивихря» и присоединенного «вихря»

Рис. 2.10

Перемещение потока из-под крыла на его верхнюю поверхность

Рис. 2.11

Характер "стекания" потока с краев крыла


камнем. Циркуляция в виде сопро­вождающего тело и присоединенно­го к нему вихря способствует созда­нию обеспечивающей продвижение подъемной силы. При плавании при­соединенный вихрь проявляется в виде вихревого течения вокруг кис­тей и ступней (Colwin, 1984 а).

Необходимая циркуляция пото­ка в основном создается изменени­ем направления движения кисти, имеющей форму крыла, в сочета­нии со значительным вращением ее и предплечья.

Чтобы понять, что происходит в начале движения «крыла» в непо­движной жидкой среде, возьмите кусок наклоненного и находящего­ся в дыму картона, переместите его и увидите завихрения у его задней кромки (рис. 2.8). Это начальное за­вихрение, которое всегда возникает в начале движения крыла, а также тогда, когда кисть или ступня плов­ца начинает движение в определен­ном направлении.

Один из законов гидроаэроди­намики гласит, что завихрение вы­зывает равной силы антизавихре­ние, циркулирующее в противопо­ложном направлении (закон сохра­нения количества движений). В случае «с крылом» антизавихрени­ем является отвечающий за цирку­ляцию и образование подъемной силы присоединенный вихрь, кото­рый продолжением своего сущес­твования «обязан» сдвигающим си­лам над поверхностями «крыла» (рис. 2.9). Эксперименты с вращаю­щимся в потоке воды цилиндром показали, что завихрение, подобное начальному, возникает повторно когда течение и циркуляция прек­ращаются. В технике такое завих­рение называется конечным.


Математически доказано, что если поток не имеет циркуляции в момент начала движения, то он не может ее иметь и по окончании. Конечное завихрение в конце каж­дого движущего импульса во время гребка указывает на прекращение движущего усилия в данном кон­кретном направлении.

Таким образом, любой из про­изводящих подъемную силу меха­низмов сопряжен с тремя видами завихрений: начальным, присоеди­ненным вихрем и конечным.

Помимо подъемной силы, раз­ница давления у нижней и верхней поверхности «крыла» образует так­же сбегающий вихрь. Иными сло­вами, сбегающий вихрь возникает в силу свойства жидкости переме­щаться из участков высокого давле­ния в участки низкого. Ввиду отсут­ствия каких-либо «преград» на кон­це крыла, разделяющего участки высокого и низкого давления, жид­кость перемещается из-под крыла на его верхнюю часть (рис. 2.10), что смещает движение жидкости на верхней поверхности крыла слегка вовнутрь, а на нижней — наружу, тем самым знакомя нас с третьим измерением потока вокруг «крыла» (рис. 2.11). Встречающиеся на зад­них кромках крыльев потоки, пере­секаясь, образуют ряд небольших сбегающих вихрей, которые объе­диняются в один большой. Энергия, используемая для образования та­кой вихревой дорожки, представля­ет собой индуктивное сопротивле­ние. Вполне очевидно, что для уве­личения скорости необходимо при­ложить дополнительные усилия для преодоления индуктивного сопро­тивления (рис. 2.12), и продвигаю­щийся преимущественно за счет



Рис. 2.12

Образование вихревой

дорожки вследствие

встречи потоков низкого (1)

и высокого (2) давления



ГЛАВА 2 Гидродинамика движущей силы при плавании




Рис 2.13

"Отрыв" сбегающих вихрей от кистей пловца в начале гребка при плавании кро­лем на груди (а), баттер­фляем (б) и на спине (в)


Рис. 2.14

Различие скорости течения над рукой и под ней образует дифференциал давления

Рис. 2.15

Выполнение гребка при плавании баттерфляем, при котором правая кисть образует неустойчивое, а левая стабильное течение


подъемной силы пловец всегда его создает. Случайная аэрация тече­ния (захват воздуха водой) является очевидным доказательством обра­зования сбегающих вихрей на кис­тях плывущего кролем на груди, на спине или баттерфляем (рис. 2.13).

Понятие «организованная сис­тема вихрей» относится к продви­жению вследствие крылообразной подъемной силы при наличии при­соединенного вихря и сбегающих с конца «крыла» вихрей. Пропеллер представляет собой вращающееся «крыло» и, когда подъемная сила равномерно распределяется вдоль его лопастей, возникает организо­ванная система вихрей, которая имеет место и при движении кисти пловца.

Использование крылоподобной движущей силы ограничено усло­виями, при которых структура пос­тоянного течения не изменяется. Это характерно Для традиционного создания подъемной силы, при ко­тором «крыло» располагается под углом атаки, обеспечивающим ус­тойчивую циркуляцию потока над поверхностью крыла. При слишком большом угле атаки поток разделя­ется и теряет устойчивость, что, в свою очередь, приводит к наруше­нию необходимой для создания подъемной силы вихревой циркуля­ции. Это явление называется «сры­вом потока».

Рука пловца при соответствую­щем ее положении (рис. 2.14) слу­жит подобием «крыла»; например, при входе руки в воду при плава­нии кролем на груди с высоким по­ложением локтя относительно за­пястья поток воды быстрее движет­ся у верхней поверхности и мед­леннее вдоль нижней. В этом слу-


чае подъемная сила действует вверх, обусловливая высокое поло­жение верхней части тела в воде, но не способствует продвижению вперед. Последующее движение кисти образует более благоприят­ный угол для создания направлен­ной вперед под наклоном подъем­ной силы. Соответствующее поло­жение сохраняется недолго.

Квалифицированные пловцы обычно в начале гребка задают ста­бильное (с организованной систе­мой вихрей) движение потока, од­нако последующие изменения нап­равления движения кисти и конеч­ности увеличивают угол атаки. Хо­тя кисть и предплечье и сравнива­ют с лопастью пропеллера, но в си­лу анатомических причин они не могут подобно механическому вин­ту вращаться вокруг своей оси на 360°.

На рис. 2.15 показано, что если кисть образует слишком большой угол атаки (в данном случае правая), то это ведет к увеличению сбегающего вихря и началу его «разрывания». При этом сбегаю­щий вихрь готов «оторваться» от кисти, что указывает на заверше­ние действия подъемной силы, обеспеченной крылоподобным по­ложением кисти. Кисть левой руки, напротив, находится под идеальным утлом атаки и тонкие сбегающие вихри отражают стабильность по­тока.

Следует отметить, что реакции потока, вызываемые движениями даже сильнейших пловцов, свиде­тельствуют о том, что их продвиже­ние происходит при нестабильном течении. Двигающаяся с широкой амплитудой кисть очень быстро об­разует такой угол атаки, при кото-



ЧАСТЬ 1


 




Поиск по сайту:

©2015-2020 studopedya.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.