Техника спортивного плавания
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 ©2015 arhivinfo.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.
|