Küsimus:
Millise Froude'i numbri all võin ma unustada laeva lainetakistuse?
Mika Sundland
2015-01-25 22:00:44 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Ma tahan teha mõned väga lihtsustatud laeva lohistamisarvutused. Minu lootus oli, et naha hõõrdetakistuse arvutamisest piisab, et saada ülepinge vastupanu hea hinnang.

Kuna lainetakistus sõltub väga kiirusest, eeldan, et võite selle unarusse jätta, kui anum on alla teatud kiiruse. Samuti eeldan, et pean laevade suuruse arvestamiseks töötama kiiruste asemel Froude numbritega.

Olen näinud Froude numbreid, mis on alla Fn = 0,1 ja Fn = 0,2 raamatutes ja Internetis, kuid kui arvutate 100 m pikkuse veepiiriga laeva kiiruse, saate:

$$ V = 0.1 \ cdot \ sqrt {9.81 \ text {m / s } ^ 2 \ cdot 100 \ \ text {m}} \ u 3,13 \ text {m / s} \ u 6,08 \ \ text {sõlme} $$

$$ V = 0,2 \ cdot \ sqrt {9.81 \ \ text {m / s} ^ 2 \ cdot 100 \ \ text {m}} \ umbes 6.26 \ \ text {m / s} \ umbes 12.16 \ \ text {knots} $$

Need väärtused tunduvad minu arvates liiga kõrged. 12,16 sõlme on mõnel laeval peaaegu teeninduskiirus ja ka 6 sõlme on üsna suur.

Kas Fn = 0,1 ja Fn = 0,2 on mõistlikud arvud ja kui ei, siis milliste Froude'i numbrite alla peaksin jääma, et saaksin hooletusse jätta lainete tekitamise takistus?

Ma kavatsesin küsida, mis on lainete vastupanu. http://et.wikipedia.org/wiki/Wave-making_resistance. See on energia, mis tõukab vett teelt välja ja on alati olemas.
Neli vastused:
#1
+4
Olek Wojnar
2015-01-27 09:30:42 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Teie sisetunne on õige, need on kõrged. Selleks, et lainete tekitatav takistus oleks tühine, peaksite liikuma väga aeglaselt. Ja kuna see on tavaliselt suurem kui naha hõõrdumine, ei usu ma, et võite realistlikult eeldada, et teil on märkimisväärne naha hõõrdumine ja tühine lainetakistus. Võib-olla oleks parem lihtsustatud lähenemine naha hõõrdumise ignoreerimine ja keskendumine ainult lainetakistusele.

#2
+3
nivag
2015-01-27 17:25:25 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Kas need on mõistlikud Froude'i numbrid või mitte, sõltub kõnealuse laeva pikkusest. 100 m pikkuse laeva jaoks on need tõenäoliselt suured, kuid 5 m mõisa puhul oleksid need üsna väikesed arvud.

Kiiruse ja pikkuse suhe on kriitiline tegur, mis määrab naha ja lainete hõõrdumise tähtsuse. Naha hõõrdumine skaalal $ V ^ 2 $, samas kui lainetõmme suureneb palju kiiremini. Ma ei suutnud lühikese otsingu käigus täpset valemit leida, nägin, kuidas mäletan, et mulle öeldi faktoriks $ V ^ 6 $. Lainetõmme seab praktilise piiri nihutatava (mittehööveldava) laeva kiirusele 1,34L $.

Väikese kiiruse ja pikkuse suhte korral domineerib naha hõõrdumine, samas kui suurte suhete korral laine oluline on hõõrdumine. Leidsin näidisväärtuse, et naha hõõrdumine on ~ 65% kogu lohisemisest kiirusel / pikkusel = 1.

Üldiselt on suurtel laevadel väike kiirus / pikkus ja nahk domineerib hõõrdumine. Teisest küljest on väikeste veesõidukite, näiteks kummipaatide või kajakite nahahõõrdumine domineeriv lainelainega.

#3
+2
Lysistrata
2015-06-11 06:36:11 UTC
view on stackexchange narkive permalink

"Kere kiirus" on tegelikult kiiruse ja ruutjuure suhe. Asjade veelgi segasemaks muutmiseks on pikkus jalgades ja kiirus sõlmedes. Nii tekibki konstant 1,34. (ProTip: Ärgem räägime sellest enam kunagi!)

Lainetakistus ($ R_w $) alustab kiiret tõusu umbes 0,35 Froude'i numbri (Fr) korral. Selle allpool Fr on $ R_w $ tavaliselt väike võrreldes naha hõõrdumise ja muude hüdrodünaamiliste lohistuskomponentidega.

Olgu näiteks näitena lainetakistuse koefitsient defineeritud kui $ C_w = R_w / ( 0,5 \ rho U ^ 2 S) $, kus $ \ rho $ on veetihedus, $ U $ on laeva kiirus ja $ S $ on (staatiline) laevakere märgunud pind.

Sügavas vees tõuseb $ C_w $ umbes nagu Fr kuni 6. astmeni.

Sügavusel põhinev Froude arv on $ F_h = U / \ sqrt {gh} $, kus $ g $ on gravitatsioonikiirendus ja $ h $ on vee sügavus.

Lõpliku sügavusega vee korral võib $ C_w $ tõusta peaaegu nagu Fh kuni kümnenda astmeni $ F_h \ rightarrow 1 $. Läbi (kriitiline väärtus) $ F_h = 1 $ hakkab lainetakistus vähenema ja sama pikkusel põhineva Froude arvu (Fr) korral võib see olla madalam kui sügavas vees.

$ F_h < 1 $ nimetatakse tavaliselt alakriitiliseks; $ F_h > 1 $ on ülikriitiline ja (umbes) $ 0.9 < F_h < 1.1 $ on kriitiline.

Transkriitilises režiimis kogevad kere ka jõude ja momente, mis muudavad oluliselt oma suhtumist puutumata vee vaba pinna suhtes. Kere viimistlus ja tõus on tuntud kui "kükitamine". Seda nähtust on raske täpselt ennustada. Sellel võib olla mõningane mõju vastupanuvõimele, kuid mis veelgi tähtsam, madalas vees on ka oht, et laev satub vastu merepõhja. See võib põhjustada suuri sissetulekukadu ja nähtusele on omistatud ka surmajuhtumeid.

Piiratud sügavuse lainemustrid on üsna huvitavad ...

fh080.gif

fh090.gif

fh099.gif

fh101.gif

fh110.gif

fh120.gif

Kui $ F_h $ siseneb kriitilisse režiimi, siis lainemustrid muutuvad dramaatiliselt. V-kuju nurk avaneb ja muutub $ F_h = 1 $ juures 90 kraadiseks.

Alakriitiliste kiiruste korral on nähtavad põiklained (need, mis on risti laeva traadiga). Ülikriitilises voolus kaovad põiklained. (Lühidalt öeldes ei suuda nad laevaga sammu pidada.).

AVALIKUSTAMINE: Need mustrid on tehtud minu (tasuta) programmi Flotilla abil. >

www.cyberiad.net/wakeimages.htm

#4
+1
Lysistrata
2015-06-11 00:35:10 UTC
view on stackexchange narkive permalink

Teil on õigus, et Froude'i arv (Fr) on lainetakistuse jaoks väga oluline.

nivagi antud vastus kiiruse ja pikkuse suhte kohta (tuntud ka kui " kere kiirus ") ei ole õige. Seda piiri tsiteeritakse sageli, kuid see on müüt, et nihkekeredel on kuidagi võimatu seda ületada. Laevad võivad sõita kiiremini, kui see suhe eeldab, kuid tavapäraste laevade puhul on energiavajadus tavaliselt ülemäära suur.

Õhukesed kered (nagu sõudekarbid) on võimelised töötama hõlpsasti üle suhe 1,34 L $. Olümpiatasandil töötavad näiteks sõudekarbid Frbetween vahemikus umbes 0,45–0,7.

Peale naha hõõrdumise peate arvestama ka „vormi lohistamisega“. See komponent võib olla oluline kobaratele (st väikeste pikkuste ja valgusvihu suhtega L / B) kere jaoks madalal Fr. Puksiirlaev on suurema vormisõnnetusega kui sõudekoor samal Fr-l. ei tööta täielikult kuiv. Sel juhul on madalatel Froude'i numbritel palju pöördeid ja võimalik laine murdmine ahtri taga. Suuremal Fr-l on ahtripeegel kuiv ning lainetakistus ja vormi vastupanuvõime on palju väiksemad.

Kui räägite meile veidi rohkem paadi peamistest proportsioonidest (nt paigutuskaal, pikkus, valgusvihk ja süvis) võiksime pakkuda rohkem nõuandeid.

Kui kere on üsna õhuke, ütleme L / B> 5, võite proovida mõnda vaba tarkvara, et hinnata kogu takistust (viskoosne + laine). Vaadake näiteks Michlet ja Flotilla.

Vee sügavus võib mõjutada ka lainetakistust. Sel juhul mängib olulist rolli sügavusepõhine Froude'i number, nagu ka Machi number aerodünaamikas. Nii Michlet kui ka Flotilla võimaldavad teil muuta vee sügavust ning näha mõju lainetakistusele ja lainemustritele.

Huvitav vastus! Ma ei saa päris hästi aru, kuidas kasutada teie arutatud kiiruse ja pikkuse suhet. Kiirus / pikkus on ühikud 1 / aeg ja teie antud numbritel (st 1,34 L) on pikkuse ühikud. Mis mul puudu on? Kas arvul 1.34 on ühikuid? Konkreetsemalt öeldes; kui mul on tavaline paat, mille pikkus on 5 meetrit, siis milline on selle kiiruse piir ühikutes m / s?


See küsimus ja vastus tõlgiti automaatselt inglise keelest.Algne sisu on saadaval stackexchange-is, mida täname cc by-sa 3.0-litsentsi eest, mille all seda levitatakse.
Loading...