Лодка К-9 Федора Конюхова
– КАК КОМПЬЮТЕР УПРАВЛЕНИЯ ПАРУСАМИ

 

Задание парусов и их автоматическое управление

 

 

 

 

 

Площадь = 2.45327

Центр = (-0.0554851, 0.135422, 0.403766)

Площадь = 2.9834

Центр = (3.93968, 0.722404, 0.0978244)

 

Общий центр:

Центр = (4.1571, 0.782075, 2.8813)

Площадь = 55.4429

 

 

Центр = (4.1571, 0.782075, 2.8813)

В группе нет тел

Площадь = 55.4429

 

В системе «Вектор» есть возможность сценарий работы сохранить и затем при необходимости запустить, повторив ранее проделанную работу.

Что и сделаем:

Из сохраненного сценария не сработали команды задания поверхности,
 которые не сложно задать в диалоге

Поместив все поверхности в группу, можно вычислить ЦТ поверхностей парусов.

На рис. искомая точка удачно совпала с проекцией главной мачты

 

Центр = (3.59104, 0.5653, 1.633)

В группе нет тел

Площадь всех парусов = 50.7612

 

 

 

Видим, что ЦТ парусов не лежит на главной мачте

 

При автоматическом управлении парусами есть два момента:

1) поворот парусов под тем или иным углом к ДП лодки.

2) Выпуклость парусов.

В первом случае это вращение поверхности вокруг мачты – в системе в этом случае есть метод вращения объекта (точки) вокруг заданного отрезка (мачты).

 Во втором случае выпуклость квадратичной поверхности задается несколькими способами:

- изгибом образующих (боковых) линий поверхности,

- параметром выпуклости, дополнительной характеристической точкой поверхности, которая в принципе с ЦТ поверхности и будет вектором силы паруса.  

Тестируем поворот паруса. Поверхность паруса задаем по картинке в диалоге, подправив потом сценарий на задание квадратичной поверхности.

 

 

 

        

 

 

 

 

      

Площадь 1-го паруса = 32.1695

Центр = (2.46798, 3.3, -2.55033e-013)

Площадь 2-го паруса = 10.4095

Центр = (0.497303, 4.48954, -0.502334)

 

Общий центр и площадь для обеих парусов

Центр = (1.98619, 3.59081, -0.122808)

Площадь = 42.579

 

Управление выпуклостью парусов

1-й  парус выпуклость убавим, 2- парус – прибавим (рис. выше справа)

 

                  

Справа каркасное изображение

 

Нет проблем также управления поворотами парусов

 

 

          

Комплексный чертеж (справа каркас)

 

Крен лодки с парусами

 

                            

 

При этом автоматически рассчитывая ЦТ парусов лодки ,
ее поддерживающие  силы  подводной части, позволяет вычислить крен лодки и определить, какие нужны действия, чтобы крен держать или, наоборот, выровнять лодку

Пусть на лодке заданы пять парусов как на старинном барке

Центр = (0.4786, 2.63015, 1.13282)

В группе нет тел

Площадь = 26.6592

Площадь = 3.72647

Центр = (3.92151, 1.4198, 0.705268)

Площадь = 4.67116

Центр = (2.7957, 2.52849, 1.76274)

Площадь = 7.67777

Центр = (0.578876, 2.62847, 0.977877)

Площадь = 1.21794

Центр = (0.29442, 4.82308, 0.418485)

Площадь = 9.36583

Центр = (-2.10516, 2.87864, 1.20866)

Центр = (0.4786, 2.63015, 1.13282)

В группе нет тел

Площадь = 26.6592

 

Корпус яхты

Площадь = 13.7694

Центр = (0.260669, 0.236836, 0.551635)

 

 

 

 

Площадь = 1.5933

Центр = (4.0881, 1.29861, 0.345385)

Площадь = 2.86018

Центр = (2.8847, 2.46281, 0.407417)

Площадь = 4.71635

Центр = (0.650935, 2.63591, 0.283182)

Площадь = 1.33978

Центр = (0.327183, 4.7788, 0.435779)

Площадь = 2.14024

Центр = (-2.02586, 2.52809, 0.203552)

Центр = (1.10175, 2.63705, 0.321796)

В группе нет тел

Площадь = 12.6498

 

Убираем картину и вызываем лодку К-9

 

 

Площадь = 1.5933

Центр = (4.0881, 1.29861, 0.345385)

 

Площадь = 2.86018

Центр = (2.8847, 2.46281, 0.407417)

 

Площадь = 4.71635

Центр = (0.650935, 2.63591, 0.283182)

 

Площадь = 1.33978

Центр = (0.327183, 4.7788, 0.435779)

 

Площадь = 2.14024

Центр = (-2.02586, 2.52809, 0.203552)

 

Центр = (1.10175, 2.63705, 0.321796)

В группе нет тел

Площадь = 12.6498

         

 

      

Корпус лодки как тело

 

Объём = 8.58112

Центр = (-0.347035, 0.0291794, 0.00428675)

 

Найти результирующую силу пяти парусов

 

Решение: Из полученного протокола задаем ЦТ парусов как МТ

 

s1 = 1.5933

Set p1 = p(4.0881, 1.29861, 0.345385)

Ngpoint.sss p1,s1

 

S2 =  = 2.86018

Set p2 = (2.8847, 2.46281, 0.407417)

Ngpoint.sss p2,s2

 

S3 = 4.71635

Set p3 = (0.650935, 2.63591, 0.283182)

Ngpoint.sss p3,s3

 

S4 = 1.33978

Set p4 = (0.327183, 4.7788, 0.435779)

Ngpoint.sss p4,s4

 

S5 = 2.14024

Set p5 = (-2.02586, 2.52809, 0.203552)

Ngpoint.sss p5,s5

 

Set p_all = (1.10175, 2.63705, 0.321796)

S_all = 12.6498

Ngpoint.sss p_all,s_all

  

 

' Шесть (вместе с общим) МТ, силы (объемы), ед. вектора сил и сами свободные вектора сил

 

Листниг (сокращен) вычислений

 

s1 = 1.5933

Set p1 = p(4.0881, 1.29861, 0.345385)

Set p1_ed =p(0.5,0.6,0)

Ngpoint.sss p1,s1

v1=s1

Set p1_end = p(p1.x+v1*p1_ed.x, p1.y+v1*p1_ed.y, p1.z+v1*p1_ed.z)

Text.sss p1_end, «p1_end», «Arial», 400

Ngpoint.ss p1_end

Otrezok.ss p1, p1_end

' результирующий вектор: F = F1 + F2 + F3 + F4 + F5  пяти сил

Set F1 = p(v1*p1_ed.x, v1*p1_ed.y, v1*p1_ed.z)

Set F2 = p(v2*p2_ed.x, v2*p2_ed.y, v2*p2_ed.z)

Set F3 = p(v3*p3_ed.x, v3*p3_ed.y, v3*p3_ed.z)

Set F4 = p(v4*p4_ed.x, v4*p4_ed.y, v4*p4_ed.z)

Set F5 = p(v5*p5_ed.x, v5*p5_ed.y, v5*p5_ed.z)

Set F = p(F1.x+F2.x+F3.x+F4.x+F5.x, F1.y+F2.y+F3.y+F4.y+F5.y, F1.z+F2.z+F3.z+F4.z+F5.z)

Set Rez_end = p(p_all.x+ F.x, p_all.y+ F.y, p_all.z+ F.z)

Ngpoint.ss Rez_end

Otrezok.ss p_all, Rez_end

 

Выводы: Кто-то из математиков (кажется Гюйгенс) сказал, что легче решить  много задач, чем одну. По видимому, в том плане, что для множества задач вырабатывается оптимальная технология, которая легко решает и одну задачу. Найдя результирующую силу парусов, теперь задача найти взаимосвязь ее с весом лодки, поддерживающей силой и весом экипажа (для яхт), выравнивающих крен. В основном все эти задачи решены раньше.

 

Легенда о «Летучем Голландце» - о капитане и его корабле, обреченных без команды, по воле неведомых сил вечно блуждать по бурным волнам, становиться реальностью. С одной стороны это морские бродяги-одиночки, путешествующие годами по морям и океанам, а с другой лодка-компьютер, по размерам сродни большим парусникам, может автоматически идти намеченным маршрутом с участием  одного человека.

Самым активным деятелем в этой области является миллиардер-компьютерщик  Джеймс Кларк. Создание совершенной, полностью компьютеризированной яхты длиной 155,5 футов стало его любимым занятием с 1996 года. Он владеет также 47,5-метровым шлюпом «Хиперион» — манипулируемая яхта с 59-метровой мачтой из углеродистого волокна; «Афина»  — 90-метровая классическая 3-хмачтовая шхуна с алюминиевыми острогами.

www.shutterfly.com — интернет-проект Кларка, позволяющий создавать свой фотоальбом в Интернете. Новинка заключалась в рассылке распечатков понравившихся кадров.

Одна из голландских верфей в Волленхове в свое время получила от Кларка заказ на парусную яхту, в которой все необходимые операции для успешного плавания производились по командам, исходящим от компьютеров. Кларк создал специальную фирму для разработки электронной автоматики, а голландцы приложили все свое искусство для того, чтобы корпус и парусная оснастка отвечали техническому совершенству судна. А оно поистине потрясает: яхтой управляют 20 компьютеров, получающих параметры от 40000 датчиков!

Проектирование и строительство заняли три года. Парусная яхта стала самая крупная в мире. Длина ее корпуса - 47,4 метра, высота мачты из полиуретана - 59 метров (это сравнимо с 19-этажным домом и выше знаменитой Пизанской башни, в которой только 55 метров).  Площадь паруса - 1200 квадратных метров, это фактически больше общей площади парусов многомачтовых парусников прошлого столетия. На капитанском мостике - только экраны дисплеев и клавиатуры компьютеров. Ручное управление оставлено лишь для рулевого колеса и акселератора вспомогательного двигателя, необходимого для маневров в тесноте портов.

Главное, что нужно капитану: данные о ветре, волнах и движении судна, - он получает от компьютеров (их питают информацией датчики, размещенные по бортам, на парусе и днище яхты). По желанию капитан может вызвать на экраны сотни различных показателей, дающих ему всевозможные сведения о ситуации внутри яхты и о постоянно меняющихся условиях вокруг нее.

Данные о погоде яхта получает непосредственно от метеоспутника. Предусмотрены также связь со всемирной сетью Интернет и постоянная информация о событиях в ближнем окружении яхты. На мачте, на носу, по бортам и на корме установлены 9 видеокамер, способных ловить изображения и ночью.

Экипаж судна - программист, повар, два официанта, два палубных матроса. В прошлом веке даже скромный по размерам парусник нуждался в десятках, а то и сотнях матросов: иначе быстро не убрать и не поставить паруса, особенно на многомачтовых судах.

Изобилие электроники позволяет не только решать мореходные задачи, но и использовать ее возможности для отдыха, развлечений. По желанию капитана Немо наших дней до приятной ему температуры могут нагреваться простыни в сауне, меняться освещение на яхте - от «рабочего» до «романтического» и «очень романтического», звучать музыка любого из 700 компакт-дисков бортовой фонотеки.

Современный «Летучий Голландец» готов повторить легенду: пройти с одним только капитаном сквозь бури и штормы, но следуя не людской фантазии, а точному расчету человеческого разума.

 

Шесть самый больших яхт в мире
и считая УПС «Надежда»

 

6. Phocea 75-метровая (246 футов) четырех мачтовая шхуна была построена для… одиночного пересечения Атлантики. В 1976 году Алайн Колас пытался выиграть на этой яхте одиночную трансатлантическую гонку OSTAR. Тогда Алайну не повезло: из-за проблем с фалом он был вынужден зайти в порт для ремонта, из-за чего не только потерял время, но и получил 58-часовое пенальти. Финишировав вторым, Колас оказался лишь пятым в финальной таблице. После гонок яхта была переоборудована в роскошную супер-яхту. Сейчас Phocea доступна для чартера. Она все еще может разгонятся до 20 узлов под парусами, но в то же время предлагает гостям такой уровень роскоши, о котором не мог даже и мечтать Алайн Колас во время пересечения Атлантики.

5. M5 78-метровая (257 футов) супер-яхта когда-то была известна как Mirabella V и была на 3 метра короче. Карбоновая мачта этого гигантского шлюпа возвышается на 88 метров, что делает ее самой высокой в мире. Mirabella V строилась как чартерная яхта, поэтому на ее борту есть все необходимое для чартериста: роскошная мастер-каюта, шесть двухместных кают, кают-компания, столовая, спорт-зал и сауна. Яхта была переименована в M5 и немного увеличена в размерах после продажи ее новым владельцам.

 

 

4. Athena Джим Кларк, удачливый предприниматель из Кремниевой Долины, обожает яхты. Причем не просто яхты, а старинные яхты. Именно поэтому он заказал постройку 79-метровой (260 футов) яхты в стиле клиперов 30-х годов. Кларк не стал следовать технологиям 30-х. Вместо этого он использовал новейшие достижения нашего времени, которые позволили добиться отличных характеристик под парусами. В отличии от оригинальных клиперов, Athena хорошо лавируется и может ходить под парусами даже в слабый ветер.

3. EOS. Про яхту EOS известно совсем немногое. Ее длина 82 метра (271 фут), однако некоторые источники приводят более внушительные цифры, включая в размер длину бушприта. Яхта построена в Германии в 2006 году по заказу Барри Диллера, американского медиамагната. Вокруг яхты ведутся споры, является ли она второй по величине в мире или третьей — все зависит от того, включать ли бушприт в общую длину или измерять только длину корпуса. Есть множество сторонников обоих подходов.

2. Maltese Falcon 88-метровый (288 футов) «Мальтийский сокол» — несомненно самая узнаваемая современная парусная супер-яхта. Дело тут вовсе не в размере, а в необычном парусном вооружении. Карбоновые мачты без стоячего такелажа несут паруса, управляемые автоматически при помощи компьютера. Корпус не отстает по технологичности от парусного вооружения: длинный и относительно узкий, он спроектирован для скорости. «Мальтийский сокол» полностью оправдал ожидания: максимальная скорость под парусами составляет 24 узла. Компьютеризированное управление настолько простое, что для обучения экипажа достаточно пяти минут. В данное время любой желающий может опробовать все это великолепие на себе, выложив всего лишь от 300 000 евро за неделю чартера.

1. Sea Cloud. С большим отрывом от своих ультра-современных соперников в рейтинге парусных яхт лидирует 96-метровая (316 футов) яхта Sea Cloud. Трудно поверить, но Sea Cloud действительно строилась как яхта для американского яхтенного брокера Эдварда Хаттона и его жены в 1931 году. С тех пор парусник успел послужить патрульным судном береговой охраны США во время второй мировой войны, а позже побывал в руках доминиканского диктатора. В 1978 году дряхлеющее судно было спасено от разрушения новым владельцем из Германии. Он вернул яхте ее имя и провел реставрацию. Сейчас Sea Cloud несет службу в качестве чартерной яхты.

Полный список из пятидесяти крупнейших парусных супер-яхт доступен на сайте журнала Boat International.

 

Парусное судна «Надежда»*:

 

  Длина - 109,4 м;
         Ширина - 14,0 м;
         Осадка - 7,3 м;
         Водоизмещение - 2984 тонн;
         Силовая установка - два дизельных двигателя мощностью 1224 л.с.;
         Площадь парусов - 2768 кв. м;
         Высота мачт - 49,5 м;
         Экипаж - 50 человек;
         Количество мест для курсантов - 143;

 

·                        На парусном судне «Надежда» Федор Конюхов хотел совершить не выполнимое – в одиночку пройти вокруг земного шара. Чиновники в этом случае заявляли, что эта задача не выполнимая, на что мы отвечали: Если бы задача была выполнимая, то Федор Конюхов за нее бы не брался. 

 

       

Наши паруса на клипе Athena

 

Паруса Кларка на лодку К-9

 

Центр = (0.157765, 2.91204, 0.38612)

В группе нет тел

Площадь = 29.6538

Площадь = 2.1509

Центр = (2.84477, 4.93427, 0.334056)

Площадь = 2.09609

Центр = (0.633231, 4.78757, 0.332278)

Площадь = 1.96031

Центр = (-1.44763, 4.62321, 0.339472)

Площадь = 5.28268

Центр = (0.881566, 2.55232, 0.499278)

Площадь = 4.1619

Центр = (-1.08245, 2.45167, 0.319068)

Площадь = 1.6288

Центр = (-2.41707, 1.68147, 0.194944)

Площадь = 2.71769

Центр = (-2.77554, 2.16295, 0.322046)

Площадь = 2.87381

Центр = (-3.23077, 2.47017, 0.323413)

Площадь = 6.78161

Центр = (3.04981, 2.54209, 0.483929)

 

Паруса устанавливаем на лодку К-9

 

 

 

 

 

Паруса в группе:

Центр = (-0.165016, 2.93511, 0.38612)

В группе нет тел

Площадь = 29.6538

Лодка:

Площадь = 29.9301

Центр = (0.0264413, 0.0894558, 7.22156e-006)

Резюме: удивительно площадь поверхности лодки и площадь парусов совпали. Следующий шаг: задать направление ветра, уд. силу ветра (на кв. единицу площади), вычислить результирующий вектор и  только потом определить взаимоотношение результирующего вектора с весом лодки и поддерживающей силой.

 

 

Объём = 8.58112

Центр = (0.0239648, 0.108179, 0.00428675)

 

Паруса ослабим и рассчитаем:

 

Площадь = 2.88386

Центр = (-3.22705, 2.47894, 0.325171)

Площадь = 2.76881

Центр = (-2.75527, 2.20946, 0.24887)

Площадь = 1.76253

Центр = (-2.40416, 1.70217, 0.246649)

Площадь = 4.08837

Центр = (-1.07239, 2.45688, 0.251419)

Площадь = 4.66937

Центр = (0.891147, 2.54198, 0.252051)

Площадь = 6.07617

Центр = (3.04494, 2.52682, 0.252181)

Площадь = 1.34412

Центр = (-1.43357, 4.53448, 0.243471)

Площадь = 1.50536

Центр = (0.637442, 4.71143, 0.241255)

Площадь = 1.5651

Центр = (2.84415, 4.86019, 0.241593)

Центр = (0.0221199, 2.78761, 0.257549)

В группе нет тел

Площадь = 26.6637

         

Вектора силы парусов и результирующий вектор силы всех парусов

 

Ура! В системе Вектор реализовали определение векторов парусов и получение результирующего вектора в диалоге.

Выполняется для активной группы содержащей:  материальные точки, поверхности, тела.

 

Результирующий вектор обозначен красным  цветом.
ЦП – центр парусности

Центр парусности = (0.0221199, 2.78761, 0.257549)

Площадь всех парусов = 26.6637

 

Федор Конюхов на своей лодке
 с  виртуальными парусами Кларка и силами от них

 

 

 

 

Миллиардер Джим Кларк
или как стать миллиардером

 

Десятилетие тому большинство венчурных капиталистов "Силиконовой Долины" видели предлагаемый Джимом чип - Geometry Engine, - предназначенный для прорисовки трехмерной графики и впоследствии - реализации концепции виртуальной реальности. Однако ни Apollo, ни Digital Equipment, ни Hewlett-Packard, ни IBM не воспользовались предложением приобрести лицензию. Тем не менее в 1981 году, собрав команду лучших специалистов из Bell Labs, HP, MIT, Stanford University и Xerox Corp's Palo Alto Research Center, Джим Кларк основал Silicon Graphics (SGI). Среди его первых клиентов оказались Стив Спилберг и Джордж Лукас.

Лет двенадцать спустя Кларк оставил свое детище и с помощью команды юных программистов из Иллинойского университета разработал программу для Internet, названную Mosaic. Вместе с Марком Андриссеном (Marc Andreessen) они основали Netscape Communications Corp. Родилась Internet-экономика. Создание Netscape послужило катализатором для основания других компаний - Yahoo, Excite, eBay, At Home Corp.

«Я понял свою формулу «запускать» бизнес, основывать успешные компании и у меня есть видение стратегии их развития», - говорил Кларк.

Рыночная капитализация только трех основных созданных Джимом Кларком компаний достигла одного миллиарда. За Кларком утвердилась прочная слава провидца. Половина инженеров "Силиконовой Долины" готовы работать в любой вновь создаваемой им компании, будучи уверенными, что если кто-то и умеет заглядывать в будущее, то это Джим Кларк.

Повседневная работа по управлению компаниями сегодня ему не интересна. "На опыте Silicon Graphics я понял, что основатель компании должен доверить повседневное управление директору, - говорит сам Джим, - поэтому в моих последующих проектах в компаниях, созданных мною, уже не включаюсь непосредственно в управленческую работу. Ежедневное управление требует массы встреч, расписаний, и я пропускаю многое другое, важное для меня. Например, раз в месяц выходить на яхте или жить во Флориде".

Джим Кларк ведет себя сегодня как типичный венчурный капиталист. Но сам он с этим категорически не согласен. "Да, в некотором смысле я выгляжу как VC, - говорит Кларк. - Но отличие в том, что большинство VC, например, не основывают компании. Они только рассматривают бизнес-планы. Кроме того, большинство из них никогда не работали в компаниях и не имеют опыта реального бизнеса, его запуска. Еще одно отличие в том, что они используют чужие деньги, а я - свои. У них есть персонал, а я действую сам. Но главное отличие в том, что я реализую свои собственные идеи. У них идей нет. Еще одна разница: я всегда привлекаю к участию в проекте знакомых мне людей и никогда не инвестирую денег в людей незнакомых. У венчурных капиталистов нет таких возможностей".

Этапы большого пути

1974 Джим Кларк защищает диссертацию в университете штата Юта, где впервые вводит понятие "виртуальная реальность".

1979 Кларк разрабатывает 3-D чип Geometry Engine.

1981 Преподавая в Стэнфорде, Кларк основывает Silicon Graphics - компанию, которая реализует его представления о трехмерных компьютерных моделях и системах, способных создавать движущиеся в реальном времени трехмерные объекты. За тринадцать лет его руководства компания достигла годового оборота в $4 млрд.

1994 Кларк вместе с Марком Андриссеном создают Netscape, где Кларк работает президентом.

1996 Кларк основывает Healtheon - сеть виртуального медицинского обслуживания.

1999 Netscape продают America Online (AOL), а Кларк уходит в отставку и запускает проект myCFO. Выступает сооснователем Shutterfly.

2000 Кларк помогает основать DNA Sciences, первую в мире компанию по генной инженерии, ориентированную на потребителя.