Скорость корпуса

Скорость корпуса или скорость водоизмещения судна — это скорость, при которой длина носовой волны равна длине ватерлинии судна. По мере увеличения скорости лодки в состоянии покоя длина носовой волны увеличивается, и обычно от гребня до впадины также увеличивается ее размер (высота) . При превышении скорости корпуса создается впечатление, что судно в водоизмещающем режиме поднимается вверх по задней части носовой волны.

С технической точки зрения, на скорости корпуса носовая и кормовая волны конструктивно интерферируют, создавая относительно большие волны и, следовательно, относительно большое значение волнового сопротивления. Сопротивление корабля водоизмещающего корпуса плавно увеличивается со скоростью по мере приближения и превышения скорости корпуса, часто без заметного изменения скорости корпуса.

Понятие скорости корпуса не используется в современной военно-морской архитектуре соотношение скорости/длины или числа Фруда , где более полезными считаются .

Фон

Когда корабль движется в воде, он создает стоячие волны , препятствующие его движению . Этот эффект резко возрастает в полностью сформированных корпусах при числе Фруда около 0,35 (что соответствует соотношению скорость/длина (определение см. ниже) чуть менее 1,20 узлов·фут. ^−½) из-за быстрого увеличения сопротивления поперечной волны. При увеличении числа Фруда до ~0,40 (отношение скорости к длине ~1,35) волнообразующее сопротивление возрастает дальше от расходящегося цуга волн. Эта тенденция увеличения волнового сопротивления продолжается до значения числа Фруда ~0,45 (отношение скорости/длины ~1,50) и достигает максимума при числе Фруда ~0,50 (отношение скорости/длины ~1,70).

Это очень резкое увеличение сопротивления при отношении скорости к длине примерно от 1,3 до 1,5, вероятно, казалось непреодолимым на первых парусных кораблях и поэтому стало очевидным барьером. Это привело к появлению концепции скорости корпуса.

Эмпирический расчет и соотношение скорости/длины

Длина		Скорость корпуса
метры	ноги	узлы	миль в час	км/ч	член парламента
3	10	4.2	4.9	7.8	2.2
5	16	5.4	6.2	10.1	2.8
7	23	6.4	7.4	11.9	3.3
10	33	7.7	8.9	14.2	3.9
15	49	9.4	10.8	17.4	4.8
20	66	10.9	12.5	20.1	5.6
30	98	13.3	15.3	24.6	6.8
40	131	15.4	17.6	28.4	7.9
50	164	17.2	19.7	31.8	8.8

Скорость корпуса можно рассчитать по следующей формуле:

$v_{hull}\approx 1.34\times {\sqrt {L_{WL}}}$

где

L_{WL}

длина ватерлинии в футах ,

v_{hull}

скорость корпуса судна в узлах

Если длина ватерлинии указана в метрах , а желаемая скорость корпуса в узлах, коэффициент составит 2,43 узла·м. ^−½. Константа может быть задана как от 1,34 до 1,51 узлов·фут. ^−½ в британских единицах (в зависимости от источника) или от 4,50 до 5,07 км·ч. ⁻¹·м ^−½ в метрических единицах измерения или от 1,25 до 1,41 м·с. ⁻¹·м ^−½ в единицах СИ.

Отношение скорости к ${\sqrt {L_{WL}}}$ часто называют «отношением скорости к длине», хотя это отношение скорости к квадратному корню из длины.

Первые принципы расчета

Поскольку скорость корпуса связана с длиной лодки и длиной волны, которую она создает при движении по воде, существует еще одна формула, которая дает те же значения скорости корпуса в зависимости от длины ватерлинии.

$v_{hull}={\sqrt {L_{WL}\cdot g \over 2\pi }}$

где

L_{WL}

длина ватерлинии в метрах,

v_{hull}

- скорость корпуса судна в метрах в секунду, а

g

– ускорение свободного падения в метрах в секунду в квадрате.

Это уравнение аналогично уравнению, используемому для расчета скорости поверхностных волн на глубокой воде. Это значительно упрощает единицы измерения константы перед радикалом в эмпирическом уравнении, одновременно давая более глубокое понимание действующих принципов.

Значение конструкции корпуса

Сопротивление волнению зависит от пропорций и формы корпуса: многие современные водоизмещающие конструкции могут превышать скорость своего корпуса даже без глиссирования . К ним относятся корпуса с очень тонкими законцовками, длинные корпуса с относительно узкой шириной и волнообразные конструкции. Такие формы корпуса обычно используются на каноэ , гребных лодках , катамаранах и быстроходных паромах . Например, гоночные каяки могут превышать скорость корпуса более чем на 100%, даже если они не глиссируют.

Тяжелые лодки с корпусами, предназначенными для глиссирования, обычно не могут превышать скорость корпуса без глиссирования.

Сверхлегкие водоизмещающие лодки предназначены для глиссирования и тем самым обходят ограничения скорости корпуса.

Полуводоизмещающие корпуса обычно занимают промежуточное положение между этими двумя крайностями.

См. также

Ссылки

Простое объяснение скорости корпуса применительно к корпусам тяжелого и легкого водоизмещения.
Таблица скорости корпуса для гребных лодок
О высокоскоростных однокорпусных судах : Дэниел Савицкий, почетный профессор лаборатории Дэвидсона Технологического института Стивенса.
Гоночные снаряды с низким сопротивлением

Внешние ссылки

Конвертер: узлы > км/ч & км/ч > узлы