Введение
Скорость, при которой длина волны носовой волны судна равна длине ватерлинии. Скорость корпуса, или скорость вытеснения, – это скорость, при которой длина волны носовой волны судна равна длине ватерлинии этого судна. По мере увеличения скорости судна от состояния покоя увеличивается длина волны носовой волны, как правило, увеличивается и высота волны (расстояние от гребня до основания). При превышении скорости корпуса судно, идущее в режиме вытеснения, кажется взбирающимся на заднюю часть своей носовой волны. С технической точки зрения, на скорости корпуса носовая и кормовая волны интерферируют конструктивно, создавая относительно большие волны и, следовательно, относительно большое волновое сопротивление. Сопротивление воды для корпуса, идущего в режиме вытеснения, плавно возрастает с увеличением скорости по мере приближения и превышения скорости корпуса, часто без заметного изменения тенденции на самой скорости корпуса. В современной кораблестроительной науке концепция скорости корпуса не используется, поскольку более полезными считаются соотношение скорости к длине или число Фруда.
Hull speed or displacement speed is the speed at which the wavelength of a vessel's bow wave is equal to the waterline length of the vessel. As boat speed increases from rest, the wavelength of the bow wave increases, and usually its crest to trough dimension (height) increases as well. When hull speed is exceeded, a vessel in displacement mode will appear to be climbing up the back of its bow wave. From a technical perspective, at hull speed the bow and stern waves interfere constructively, creating relatively large waves, and thus a relatively large value of wave drag. Ship drag for a displacement hull increases smoothly with speed as hull speed is approached and exceeded, often with no noticeable inflection at hull speed. The concept of hull speed is not used in modern naval architecture, where considerations of speed/length ratio or Froude number are considered more helpful.
Предыстория
Когда корабль движется по воде, он создает стоячие волны, противодействующие его движению. Этот эффект значительно усиливается для корпусов правильной формы при числе Фруда около 0,35 (что соответствует отношению скорости к длине (см. определение ниже) чуть менее 1,20 узла·фута−½) из-за быстрого роста сопротивления, создаваемого поперечной волновой системой. При увеличении числа Фруда до ~0,40 (отношение скорости к длине ~1,35) сопротивление, связанное с образованием волн, продолжает возрастать из-за расходящейся волновой системы. Эта тенденция к увеличению сопротивления, связанного с образованием волн, сохраняется до числа Фруда ~0,45 (отношение скорости к длине ~1,50) и достигает максимума при числе Фруда ~0,50 (отношение скорости к длине ~1,70). Этот очень резкий рост сопротивления при отношении скорости к длине около 1,3–1,5, вероятно, казался непреодолимым на ранних парусных судах и поэтому представлял собой явный барьер. Это привело к возникновению концепции скорости корпуса.
Влияние конструкции корпуса
Сопротивление образования волны зависит от пропорций и формы корпуса: многие современные конструкции водоизмещающего типа могут превышать скорость теоретического хода даже без глиссирования. К ним относятся корпуса с очень острыми оконечностями, длинные корпуса с относительно небольшой шириной и корпуса, прорезающие волну. Такие формы корпуса обычно используются в каноэ, спортивных гребных лодках, катамаранах и скоростных паромах. Например, гоночные байдарки могут превышать скорость теоретического хода более чем на 100%, даже не глиссируя. Тяжелые суда с корпусами, предназначенными для глиссирования, как правило, не могут превысить скорость теоретического хода без глиссирования. Сверхлегкие водоизмещающие суда спроектированы для глиссирования и, таким образом, обходят ограничения скорости теоретического хода. Полуводоизмещающие корпуса обычно занимают промежуточное положение между этими двумя крайностями.