速度予測プログラム
速度予測プログラム （ VPP ）は、船体と帆の力のバランスをとることにより、さまざまな風の状態でのヨットの性能を解決するプログラムです。 VPPはヨットデザイナー、ボートビルダー、モデルテスター、セーラー、セールメーカー、アメリカズカップチームでも使用されており、建造前または大幅な改造前のヨットの性能を予測します。
バックグラウンド
最初のVPPは、1970年代初期にマサチューセッツ工科大学で開発され、H。アーヴィングプラット提督が「船体、リグ、セールプランの形状に関する知識を考慮して、セーリングヨットの性能を予測する研究に資金を提供しました」 。
方法論
VPPは反復プログラムであり、操作を開始するには初期パラメーターの知識に基づいた推測が必要です。一般に、VPPは、 ボートモデルとソリューションアルゴリズムの2つのメカニズムで構成されています 。
ボートの速度（Vs）、ヒール角（Φ）、サンゴ礁の数、セールの平坦度などのパラメーターの初期推定値が、 ボートモデルに入力されます。これらの入力パラメータを使用して、 解法アルゴリズムは帆の推進力と船体の抵抗力の差を計算します。また、船体と操作可能なヒール角度によって作成される復原モーメントを計算します。
推進力と抵抗力は最初の反復では等しくない可能性が高いため、 ソリューションアルゴリズムは、各真の風の角度で可能な最大速度を生成するまで入力パラメーターを調整し、力のバランスを取る責任があります。
流体力モデル
船体とその付属物（キール、ラダー、その他のフィン）に作用する抵抗力は、いくつかの小さなコンポーネントに分解できます。
- 粘性抗力 -このタイプの抗力は、水分子が船体とその付属物の濡れた表面をすり抜ける際に力を加える水分子の摩擦抵抗に完全に由来すると考えられるため、「皮膚摩擦」とも呼ばれます。このタイプのドラッグは、濡れた表面に比例して拡大縮小し、船体抵抗の2つの構成要素の1つです。
- 残留抵抗 –残留抵抗には、穏やかな水中の直立した裸の船体に残っている他のすべてのタイプの抵抗が含まれます。このグループ化の理由は、動いている船体に課されるすべてのタイプの流体力学的抵抗のうち、濡れた表面積に比例してスケーリングするため、粘性抵抗のみをきれいに分離できるためです。残留抵抗は、主に造波抵抗、渦形成、大規模な分離で構成されます。これらはすべて、船体形状の事前知識を与えられた経験的に決定するには複雑すぎます。これらのタイプの抵抗は、モデルテストによってのみ決定できます。
- 誘導抗力 -誘導抗力は不完全な、または無限ではない揚力面（この場合はキール、ラダー、その他の付属物）の結果です。揚力が3次元で生成されると、閉じた循環ループが形成され、ダウンウォッシュが発生します。 。このダウンウォッシュは、ダウンウォッシュに向かって下方に回転することにより、自由流の速度を変化させます。この新しい角度により、自由流の方向に成分があるため、抵抗がわずかに増加します。
- かかとによる抗力 –セーリングヨットのかかとの場合、船体の形状が変更されているため、船体のベース抵抗を調整する必要があります。これらはすべてこの用語でキャプチャされます。最初の変化は船体の濡れた表面積であり、増加すると粘性抵抗が大きくなります。しかし、より重要なのは、ヒールされたときの残留抵抗の変化です。船体の水中部分は左右対称ではなくなり、通常、残留抵抗が増加します。これは、ビーム対ドラフト比または浮力の縦方向の中心に大きな変化がある場合に特に当てはまります。
- 追加抵抗波 （RAW）–この要素は、航路でのヨットの動きによる計算的または実験的に導出された抵抗を表します。この抵抗は、真の風速（VT）またはヨットの物理的特性のいずれかの要因であると考えることができます。
空力モデル
- 帆から持ち上げる
- 帆を引きずる
- 誘導ドラッグ
解決と最適化
VPPは、ヨットに作用するすべての力とモーメントを解決することにより、ヨットの性能を解決します。ピッチングとヨーイングのモーメントは、簡単にするためにゼロであると想定できます。
プレゼンテーション
VPPは大量のデータを生成するため、このデータの表示には特別な考慮が必要です。表形式の出力は特定の値を識別するのに役立ちますが、VPP出力を表示する最も一般的な方法は極座標プロットを使用することです。
用途
ヨットのデザイン
セーリングヨットのハンディキャップ
VPPは、さまざまな帆走組織で使用され、理論的なボート性能を評価し、「ハンディキャップ」を割り当てて、異なるスタイルとサイズのボートが互いに競うことを可能にします。 IORおよびIMSのハンディキャップルールは、VPPの初期の採用者の一部でした。米国では、最も一般的なハンディキャップ規則は、米国セーリング協会によって開発および推進されているPHRF規則です。他のほとんどのルールは過去のパフォーマンスを考慮に入れていませんが、PHRFは一連の悪いレース結果の後にスキッパーがハンディキャップの削減を要求できるようにすることで差別化しています。ヨーロッパでは、今日使用されている最も一般的なハンディキャップシステムはIRCルールです。
商用VPP
- WinDesign
- AHVPP
- バショウカジキヨットアナライザー
