Дилетантский вопрос о скорости корпуса

На подводных лодках как на надводных судах или иначе?
 
+
+3 (+4/-1)
-
edit
 

MD

координатор
★★★☆
Любительски интересуясь дизельными водоизмещающими яхтами (на самом деле присматриваюсь к чему-нибудь для себя, метров на 15 примерно, все же на океане живем, и невероятно красивое и богатое побережье, десятки тысяч километров береговой линии в близком доступе по воде), прочитал про такое явление как "скорость корпуса". Может быть, назвал неправильно, по английски hull speed. Как я примитивно понял, при правильной форме водоизмещающего корпуса существует естественный предел скорости, после которого расход энергии будет возрастать в разы или на порядки, а скорость расти минимально. И что определяется эта скорость корпуса в первую очередь его длинной. Считают ее вроде бы так: квадратный корень из длинны в футах Х 1.43 = скорость в узлах.
То есть, к примеру, если баркас длинной 15 метров, или 50 футов, то корень из длинны будет 7. Умножаем на 1.43, получаем 10 узлов. Быстрее эта лодка не пойдет, при любой разумной мощности двигателя. Косвенным подтверждением этого является ситуация, когда изготовители водоизмещающих моторных яхт предлагают как опцию приваривать спереди бульбу, посколько это увеличивает скорость или уменьшает расход на заданной скорости.
Я, естественно, поинтересовался причиной такого дела у пары знакомых моряков. Они оба независимо объяснили, что продавливание корпуса через воду вызывает волну, и при достижении такой скорости получается, что под кормой лодки образуется яма между волнами, и она начинает лезть на волну, в горку как бы. А при меньшей скорости эта яма получается или посередине лодки, или наоборот за кормой сзади, я не понял точно... но судно идет примерно прямо, преодолевая только естественное сопротивление воды.

То есть, я делаю вывод, что этот эффект имеет место на поверхности воды. Теперь представим себе корпус подволной лодки: там никаких волн нету, имеет место прямой (то есть не прямой, а квадратичный, насколько я помню, для сравнительно небольших скоростей) лобового сопротивления сопротивления от скорости. То есть, удвоение толкающего усилия в два раз должно привести к росту скорости в 1.4 раза. Так ли это на самом деле, и если нет, то почему?


Мысль задать этот вопрос пришла мне в голову, читая соседний топик про Zumwalt-class. Там обсуждается такой вопрос, почему у него такая странная форма подводной части корпуса и всего корпуса. Вот я и хотел спросить: может быть, это для того, чтобы он разрезал воду как подводная лодка, а не как обычный водоизмещающий корабль? То есть, с ростом скорости не пытался вылезти наверх? Если моя логика верна, то начиная с какой-то достаточно высокой мощности силовой установки это может быть энергетически выгоднее.
Ну и второе предположение: в наших краях популярны морские каяки - длиннющие (метров до 7, к примеру. и очень узкие одноместные байдарки.) Я попробовал, как на них ходить (до того имел опыт на Салюте и Таймене, на пресной воде ессно), и обнаружил, что она проходит очень короткую прибрежную волну не как нормальная лодка, всходя на нее, а "протыканием", и это позволяет им идти по такой волне практически не теряя скорости.
Так вот корпус Zumwalt вызывает именно такие же ассоциации - что он не предназначен для всхода на волну, и сделан почти как подводная лодка, чтобы идти сквозь воду а не поверх ее. Может такое быть?

Заранее извиняюсь за возможную ерунду написанную здесь - я не моряк и не морской инженер, мне простительно.
 

tuger

втянувшийся

MD> Как я примитивно понял, при правильной форме водоизмещающего корпуса существует естественный предел скорости, после которого расход энергии будет возрастать в разы или на порядки, а скорость расти минимальн.
Есть такое понятие, как "число Фруда", советую почитать, многое прояснится.
MD> изготовители водоизмещающих моторных яхт предлагают как опцию приваривать спереди бульбу, посколько это увеличивает скорость или уменьшает расход на заданной скорости.
Волновое сопротивление очень сильно влияет на скорость. Бульб создаёт волну, а волна от корпуса начинается из подошв волны бульба, то есть получается значительно меньше, отсюда меньше сопротивление и выше скорость.

MD> Так вот корпус Zumwalt вызывает именно такие же ассоциации - что он не предназначен для всхода на волну, и сделан почти как подводная лодка, чтобы идти сквозь воду а не поверх ее. Может такое быть?
Может, он и сделан волнопронизывающим, с уменьшенной всхожестью на волну.
 11.011.0

USSRNAVY

аксакал
★☆
MD>
Я тоже не моряк и инженер не морской, но читал даже в детских книгах, что сопротивление судна складывается из волнового, формы и трения. Воздушным можно и пренебречь. Бульбовая наделка положительно влияет только на волновое сопротивление. Зависимость мощности и скорости в среднем кубическая, но степень колеблется от 2,5 до 4 с копейками, насколько мне память не изменяет. Про это тут популярно Самые быстрые корабли » Мир книг-скачать книги бесплатно Шапиро. Самые быстрые корабли.
Может я не понял, Вы хотите волновое сопротивление из расётов исключить? Это не реально. :)
 

dmirg78

координатор
★★★
MD>> Так вот корпус Zumwalt вызывает именно такие же ассоциации - что он не предназначен для всхода на волну
tuger> Может, он и сделан волнопронизывающим, с уменьшенной всхожестью на волну.

Так и есть.

Волнорез (судно) — Википедия

Судно, построенное по технологии волнореза, имеет тонкие и острые очертания корпуса, с пониженным лобовым сопротивлением // ru.wikipedia.org
 
Мой адрес - не дом и не улица. Мой адрес - Империя Зла! :)  17.017.0
+
+1
-
edit
 

USSRNAVY

аксакал
★☆
MD> при правильной форме водоизмещающего корпуса существует естественный предел скорости, после которого расход энергии будет возрастать в разы или на порядки, а скорость расти минимально.
Тут могут посчитать только гидродинамик и Ваш банкир. :) Может и корпусники что-то помнят из гидродинамики. А практики-судостроители и моряки Вам не помогут посчитать.
Сам модели кораблей обсчитывал, в институте гидравлику изучал. Много в гидродинамике эмпирических формул, это облегчает работу. Реально и самому заняться и посчитать.
 

Vale

Сальсолёт

MD> То есть, к примеру, если баркас длинной 15 метров, или 50 футов, то корень из длинны будет 7. Умножаем на 1.43, получаем 10 узлов. Быстрее эта лодка не пойдет, при любой разумной мощности двигателя.

Не хватает пары слов - "в водоизмещающем режиме". В глиссирующем режиме вполне себе пойдет. Только нужны соответствующие обводы.

Cigarette Racing

// It’s not a new boat—it’s an entirely new way of boating.Welcome to the new era of luxury performance center console powerboats. From its unobstructed 360-degree views to its one-of-a-kind drivability, Cigarette’s Stern Drive 1040 will change everything you thought a single boat could provide for providing enjoyment on the water. CLICK HERE TO VIEW THE WEBSPECIAL! Recently completed, this Cigarette 50' Marauder powered by a pair Mercury Racing 1350's, is now ready to head to its new owner after its sea trial off the coast of Miami. // Дальше — www.cigaretteracing.com
 
"Не следуй за большинством на зло, и не решай тяжбы, отступая по большинству от правды" (Исх. 23:2)  18.018.0
+
+1
-
edit
 

USSRNAVY

аксакал
★☆
Vale> Только нужны соответствующие обводы.
И мощность на валах и рссчитанных винтах. В общем при достаточном упоре винта.
 
UA Yevgeniy #09.02.2013 15:28  @USSRNAVY#09.02.2013 14:53
+
-
edit
 

Yevgeniy

опытный
★☆
Интересная ссылка по штормованию, всхождению на волну, типам корпусов и.т.п. Navigating & Shipbuilding History = по современным корпусам в конце. Помню, некоторе спецы высмеяли как мурзилку, но тем не менее начальное представление имхо дает.
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
MD> Как я примитивно понял, при правильной форме водоизмещающего корпуса существует естественный предел скорости, после которого расход энергии будет возрастать в разы или на порядки, а скорость расти минимально. И что определяется эта скорость корпуса в первую очередь его длинной.

Да. В общем так. Популярное объяснение см., например, в:
http://lib.rus.ec/b/201281
(с.28-36)

Или тут, если дежавю лень качать:
http://jmk-project.narod.ru/L-ship/B1/Shapiro89_Quick_ship/cont.htm
Разделы
Вода сопротивляется [ 28 ]
У. Фруд решает задачу [ 32 ]
У. Фруд решил задачу, но не проблему [ 37 ]

http://www.moremhod.info/...http://shipandship.chat.ru/neptun/015.htm
MD> То есть, к примеру, если баркас длинной 15 метров, или 50 футов, то корень из длинны будет 7. Умножаем на 1.43, получаем 10 узлов. Быстрее эта лодка не пойдет, при любой разумной мощности двигателя.

Не настолько уж всё плохо :)
Формула справедлива в первую очередь для "широких" судов, особенно с "полными" обводами носовой части.
Так что для маломерных судов, тем более с "узкими" обводами - насчитанная цифра не является всё же абсолютным пределом скорости :)
Можно сказать, что у них ограничение на водоизмещающий режим возникает еще и от того, что с ростом скорости яхта как бы оказывается во впадине между волнами (когда длина волны равна длине корпуса) - т.е. за счёт этого вытесняет меньше воды. И на ходу яхта оседает чуть глубже конструктивной ватерлинии. Но дальше в поддержании корпуса начинают участвовать уже не только гидростатические, но и гидродинамические силы.
Между волновым ограничением для водоизмещающих судов и чистым глиссированием существует достаточно широкая промежуточная область. Чем, собственно, и пользуются гоночные парусные яхты (не крейсерские). Возможность использования "гидродинамики" зависит от соотношения водоизмещения и длины. Яхты классов "Летучий голландец" или "Финн" как раз из таких "полуводоизмещающих".

Например, 6-метровые швертботы вполне могут развивать скорости в 10 узлов и выше - хотя "волновое ограничение" нетрудно посчитать, а "чистое глиссирование" у них начинается с 15-16 узлов.

MD> Я, естественно, поинтересовался причиной такого дела у пары знакомых моряков. Они оба независимо объяснили, что продавливание корпуса через воду вызывает волну, и при достижении такой скорости получается, что под кормой лодки образуется яма между волнами, и она начинает лезть на волну, в горку как бы. А при меньшей скорости эта яма получается или посередине лодки, или наоборот за кормой сзади, я не понял точно... но судно идет примерно прямо, преодолевая только естественное сопротивление воды.

В общем где-то верно, но "естественное сопротивление" - это... Не очень-то :)
Раз судно при движении разводит волну - на это УЖЕ тратится энергия (закон сохранения, деваться некуда): если до того, как судно появилось на горизонте, морская гладь была ровна как стол, а после пошли волны - то на создание волн, на всё это колыхание воды, затрачена энергия, а взять её кроме как из работы движка и спалённой соляры - неоткуда. Вот и сопротивление.
Конечно, когда море не гладкое, а изначально есть волнение - всё куда сложнее. Особенно для маломерных судов, у к-х "их собственные" волны могут быть куда меньше "родных морских". Так что волны могут даже становиться двигателем для яхты :)
Но качественно идея та же.

Поэтому, грубо говоря, крайне желательно, чтобы волн было поменьше и были они пониже.

MD> То есть, я делаю вывод, что этот эффект имеет место на поверхности воды. Теперь представим себе корпус подволной лодки: там никаких волн нету, имеет место прямой (то есть не прямой, а квадратичный, насколько я помню, для сравнительно небольших скоростей) лобового сопротивления сопротивления от скорости. То есть, удвоение толкающего усилия в два раз должно привести к росту скорости в 1.4 раза. Так ли это на самом деле, и если нет, то почему?

Примерно так и есть.
И поскольку волновое сопротивление ПЛ значительно снижается уже при глубине погружения, сравнимой с диаметром корпуса (а при глубине 2-3 диаметра становится обычно почти пренебрежимой) - и возникали идеи полупогружённых судов со сниженным волновым сопротивлением.

MD> обсуждается такой вопрос, почему у него такая странная форма подводной части корпуса и всего корпуса. Вот я и хотел спросить: может быть, это для того, чтобы он разрезал воду как подводная лодка, а не как обычный водоизмещающий корабль? То есть, с ростом скорости не пытался вылезти наверх?

Именно, чтобы разрезал, но совершенно не как подводная лодка - в обоих случаях крайней желательно "не гнать волну" (это денег энергии стоит), но от волны они избавляются разными способами. Лодка - потому что плывёт глубоко, и её движение сравнительно слабо сказывается на поверхности воды, волны получаются невысокими - хотя сама лодка и "тупоносая". А Zumwalt и прочие волнорезы - не создают волну (ну, создают, конечно, но не очень большую) именно потому, что острые: типа как линейкой в ванной махнуть - волночки тьфу.

MD> Если моя логика верна, то начиная с какой-то достаточно высокой мощности силовой установки это может быть энергетически выгоднее.

Верна, но не в приложении к сабжу.
Т.е. из такой логики вырастают полупогружные суда, а не волнорезы.
Прикреплённые файлы:
полупогружные.jpg (скачать) [209,56 кбайт, 12 загрузок] [attach=318553]
 
 
 3.6.33.6.3
09.02.2013 16:43, MD: +1: Спасибо.
10.02.2013 01:51, Yevgeniy: +1: За знания

MD

координатор
★★★☆
Вот просто по приколу: за этот вопрос я получил один минус. Теперь думаю: какая может в мире быть причина для такого минуса? Я же вообще задал ВОПРОС, в профильном форуме, с кучей оговорок и извинений за некомпетентность... Это что, люди больные на всю голову тут попадаются, или я чего-то не понимаю в жизни?
 

Fakir

BlueSkyDreamer
★★★
Да мульён вариантов.
Орфография не понравилась. Глубокий внутренний протест вызвала неправильная трактовка обводов Зумвальта. Рука мимо промахнулась. В конце концов - "тут вкалываешь, всё знаешь, и зарплату никак не повышают, а там кто-то к яхтам приценивается и вопросы дурацкие задаёт." Etc.
 3.6.33.6.3
+
+2
-
edit
 

userg

старожил
★☆
Fakir> - "тут вкалываешь, всё знаешь, и зарплату никак не повышают, а там кто-то к яхтам приценивается и вопросы дурацкие задаёт." Etc.
Во-во. Не так много владельцев яхт, слышавших про волновое сопротивление, а уж пытающихся разобраться в обводах и связать их с движителем и мощностью ГЭУ вообще единицы.
 
+
+1
-
edit
 

tuger

втянувшийся

userg> Во-во. Не так много владельцев яхт, слышавших про волновое сопротивление, а уж пытающихся разобраться в обводах и связать их с движителем и мощностью ГЭУ вообще единицы.
Гораздо больше, чем можно себе представить (достаточно сходить на сайт журнала Катера и Яхты, чтобы убедится) и гораздо больше, чем среди профессиональных моряков.
 11.011.0

userg

старожил
★☆
tuger> Гораздо больше, чем можно себе представить
Прошу пардону, но тот широкий и уважаемый круг яхтсменов, кто строит и лелеет свои яхты я не затрагиваю. Ибо после 15 метров уже начинается неадекват, ИМХО.
 

tuger

втянувшийся

userg> Прошу пардону, но тот широкий и уважаемый круг яхтсменов, кто строит и лелеет свои яхты я не затрагиваю. Ибо после 15 метров уже начинается неадекват, ИМХО.
Ссори, мажоров я тоже не учитывал.;)
 11.011.0
AD Реклама Google — средство выживания форумов :)
+
-
edit
 

USSRNAVY

аксакал
★☆
userg> Во-во. Не так много владельцев яхт, слышавших про волновое сопротивление, а уж пытающихся разобраться в обводах и связать их с движителем и мощностью ГЭУ вообще единицы.

Всё правильно. А когда им в гидродинамику, да и просто в механику вникать. Надо "бабки" зарабатывать. На это ужас сколько времени уходит. :)
 

в начало страницы | новое
 
Поиск
Настройки
Твиттер сайта
Статистика
Рейтинг@Mail.ru