风向摆动和帆船迎风航行选择相关性分析
卢友平
(广东海上项目训练中心 广东汕尾 516600)
摘 要： 帆船在海上航行容易受到洋流和海浪等自然环境的影响，帆船比赛是一种竞赛航速的运动，帆船运动比赛取得胜利的关键就是航行的方向。在实际的运动过程中，比较容易进行预测的是洋流和海浪。风向摆动的预测较为困难。风向不仅影响帆船的航向，还决定了帆船竞赛的速度，关系到帆船最佳航线的选择。本文将从帆船运动中所产生的力学关系着手，分析帆船的受力情况，对风向摆动和帆船迎风航行之间的选择相关性进行分析，重点讨论风向摆动所引起的帆船最佳航线的选择，从而明确风向摆动对帆船迎风航行所带来的影响。
关键词： 风向摆动 帆船 迎风航行 选择相关性
1 帆船航行中船体所受到的阻力
1.1 粘性阻力
粘性阻有摩擦和粘滞两种阻力方式。摩擦阻力需要解决船体和水之间存在的力量；粘滞阻力则是要解决船艏与船尾之间的关系，粘滞阻力可以表示为：
因为婆婆的管天管地，因为欣欣的“屡教不改”，婆媳矛盾越来越激烈，老亮一开始还偷偷地哄媳妇儿，也试探着和自己妈说，可是老亮说完，婆婆更是把一肚子苦水变着法地往外倒。欣欣觉得，没有和她大吵大闹，只和老亮诉苦、打架都是自己素质很高了，自然就没有更多的让步。
注：RV表示粘滞阻力；V表示速度；S表示湿面积；CV表示阻力系数。
1.2 波浪阻力
在帆船运动中，波浪阻力是影响帆船正常行驶的重要因素，帆船在正常运动的过程中，水会环绕着船体进行运动，这种阻力会让波浪产生一定的能量，可以表示为：
注：CW表示波阻力系数[2]。
1.3 倾斜阻力
事实上,当{xn}关于度量d收敛到0时,对任意的ε>0,存在N,使得d(xn,0)=xn<ε。此时ρ0(xn,0)=1-(xn→0)∧(0→xn)=1-(1-xn)=xn<ε，故{xn}关于度量ρ0收敛,且收敛到0。
注：A表示水流面积；CD表示阻力系数。
1.4 诱导阻力
1.2 试剂 所有用到的试剂如无特别说明都是分析纯。实验用水为纯水。镉、铜、铋、镍、铬、硒、钴、铅、银等金属元素的标准溶液均由浓度为1 000 mg∕L的储备液（国家标准物质中心，北京）用纯水逐级稀释得到。每日使用的低浓度标准溶液均为当日配制。双硫腙、吡咯烷二硫代氨基甲酸铵（APDC）等分别用作各个元素萃取过程的络合剂（国药集团化学试剂有限公司，上海）。其他试剂（如四氢呋喃、无水乙醇、甲醇、丙酮、乙酸乙酯、正辛醇、二氯甲烷、三氯甲烷、四氯化碳等）均为分析纯（国药集团化学试剂有限公司，上海）。
运动员在帆船航行的过程中，会使用目标航速以更好的理解航速航行，图1主要表示帆船速度与真风速度、角度之间的关系。
高中生物课堂教学质量水平的提高，要充分注重方法的科学应用，而生活化的教学方法的应用就显得比较重要，这是将学生生活中比较熟悉的情景内容在生物课堂中呈现的教学方法，能促使学生对生物知识的学习产生共鸣，从而激发学生学习的积极主动性。生活化教学方式的应用过程中要注重从多方面加强重视，将教学方法的应用要点进行把握，这样才能有效提高生物教学的质量。生活化教学方法的应用过程中，就要充分注重师生间的沟通交流，教师对学生要能够有所了解，这样才能更好地开展相应教学活动。生物课堂的生活化教学不能只注重学生的学习成绩，要注重学生课堂学习表现以及学习的过程表现。
1.5 附加阻力
如果波浪中所产生的附加阻力是通过帆船引起的，可以从模拟的速度进行分析。船体姿态所引起的阻力与舵的攻角信息比较接近，利用这个关系，可以将这个阻力表示为：
注：表示倾斜角度。
如果倾斜与零角度之间的阻力发生变化，会产生倾斜阻力，这种阻力变化可以定义为：
2 帆船航行方向决策依据
2.1 速度极限图
注：AL是升力的面积；CDi是诱导阻力系数。
图1 帆船速度与真风角度、速度之间的关系
图2 帆船在10节真风速度下的极限图
图3 帆船航行的方向
根据比赛中的风向，使用帆船在VPP系统下所生成的分速度与到达目标所提供的信息决定帆船的航行方向，在帆船航行的方向中，需要使用一些必要的手段进行问题的解决：
2.2 航行方向决策
图2中给我们呈现的是特定的角度下帆船的速度，TWS表示真风的速度。对于无死角的真风角度、速度，可以使用极限图表示与帆船速度之间的关系。
诱导阻力表示稳向板和舵所产生的升力，这种升力可以将帆船上所产生的压力抵消，可以产生诱导阻力。可以表示为：
（1）风的方向是否能够让速度在最短的线路中得到最大的分速度。
帆船在前进的过程中需要仅仅依靠风向前进，因为风向是帆船速度的重要部分，表示帆船在风向上的前进方向。
（2）在既定的方向上是否可以更加接近目标。
帆船的速度与航线的距离。容易与第一个问题发生混淆，只有在一种情况下两种问题才会发生方向相同，即风的方向与标的方向相同（如图3所示）。
舞台上充斥着白色烟雾的7m3密闭空间内，开启净化功能的海尔净界自清洁空调一分钟就将所有烟雾净化干净，李顺实也在同一时间算出了100个四位数的总和，“海尔空调净化速度太快了！”李顺实说道；而在高6米长8米的天平两端，韩遂宁夫妇、钟荣芳一家分别将2台正在高速运转的直驱洗衣机，纹丝不动地稳定在悬挂画框内；黄胜华则在20分钟内从200张草莓细胞切片中，找出取自F+冰箱中存储7天仍然“新鲜如初”的草莓切片；杨海明只是品尝了由海尔防干烧燃气灶精准控温熬制出的三碗“原汁”鱼汤，就成功分辨出鱼的种类……一项项看起来不可能的挑战，海尔都将其变成了可能。
3 结语
帆船运动时很多国家已经普及的一种水上体育活动，更是受到了中国人民的熟知。帆船比赛需要在规定的距离完成竞赛航速，对风向的合理利用是取得比赛胜利的一个重要因素。根据力学的原理对帆船的航线进行选择，因为力学是决定航线选择的一个重要的因素，风向对帆船航线的选择中，动力学的因素起到非常重要的作用，能够改变帆船前进的方向，影响着帆船航线的路线选择。方向摆动对帆船航线选择影响较大，如果不考虑帆船的风向，将会影响运动员的最终成绩。
参考文献
[1] 帆船多参数实时监测系统设计与实现[D].复旦大学,2014.
[2] 鲍敬艳,任洁,林道荣.帆船航行最佳路径选取[J].数学的实践与认识,2016,42(5):107-113.
[3] 孙彦平,胡璞,刘斌魁,等.帆船帆板海上无线风速风向监测系统的研制[A].2015第十届全国体育科学大会论文摘要汇编(二)[C].2015.
中图分类号： G80-05
文献标识码： A
文章编号： 2095-2813(2019)07(b)-0223-02
DOI： 10.16655/j.cnki.2095-2813.2019.20.223
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