Сопротивление ходу

[Artik323]

У кого есть теоретические знания по данному вопросу, будьте так любезны поделитесь

А конкретно сейчас интересует это:
1)Двойное сужение или "плавность входа/выхода"/"сужение в двух плоскостях" поверхности корпуса в "набегающую" на него толщу воды, насколько оно влияет на сопротивление ходу?
Сейчас поясню.
Форма корпуса и носа в частности может иметь форму "одномерного клина", как показано в варианте 1. В другом случае борта могут иметь наклон(показано красным стрелками), как показано в варианте 2. При этом ещё и днище может иметь наклон, а следовательно и борта будут "ещё плавнее входит в воду" в соответствии с этим наклоном, в дополнение к вариантам 1 и 2.
И вроде как кажется чем больше в разных плоскостях совместно таких наклонов тем плавнее вход корпуса в набегающую толщу воды и меньше сопротивление ходу... Но почему-то при этом ещё кажется что каждым "уклоном" требуется отдельно раздвигать воду в разные стороны, при этом это будет делать тяжелее, чем одним каким-то.


2)Насколько на сопротивление ходу влияет плавность линий сечений корпуса?




3)Насколько на сопротивление хода влияет плоскость дна корпуса?

4)Насколько на сопротивление ходу влияет наличие микронеровностей? Например какая разница в этом будет между корпусом с мелкой плавной неглубокой(до 0.2мм) сеточкой текстуры от залитой эпоксидкой и покрашенной стеклоткани, и идеально шпаклёванным, шлифованным, крашенным и полированным корпусом?

[H-520]

Не разверну эту тему кратко и целиком, по причине знаний поверхностых.

Два основных параметра довольно просты, это площадь смоченной поверхности, ввиду трения об нее и, площадь поперечного среза смоченной части корпуса. Все остальное связано с обтеканием, гидродинамикой и профилем корпуса.

Шероховатость поверхностей неоднозначно сказывается на сопротивление ходу. Доказано, что иной раз улучшает ход. Акулы например жутко шершавые. Связано это с микротурбулентностью. Закрученный тонкий шнурок воздуха или воды обтекает поверхность дольше, отрывается от поверхности менее охотно, а следовательно значительно позже начинают образовываться крупные буруны на закручивание которых тратится много больше энергии.
Острая скула в воде ничего не значит, если ее не пересекает поток.
Считается также, что нос раздвигает воду, а корму обтекают потоки снизу вверх из под днища.
Самый последний рисунок имеет профили хорошие для материалов хорошо сопротивляющихся сжатию и плохо растяжению (армоцемент). Хороший морской обвод имеет вогнутую ножевидную форму на носу, раздатую кверху чтобы не заныривать в волны которые режет нижней частью. Если верхушки волн не будут разрезаться носовой частью корпуса, то они будут бить и создавать дополнительное сопротивление ходу.

[Puschistik]

Двойное сужение или "плавность входа/выхода"/"сужение в двух плоскостях" поверхности корпуса в "набегающую" на него толщу воды, насколько оно влияет на сопротивление ходу?

Влияет, несмотря на плавность. Для маленьких судов это может и не существенно, а на крупных вполне ощутимо. Большие суда (особенно танкеры) имеют бульб, создающий кавитацию и снижающий сопротивление. Это противоречит теории ламинарного обтекания корпуса и стремления к заострённому носу который по этой теории должен иметь наименьшее сопротивление. Если посмотреть на рыб, то это и есть наиболее оптимальная форма - короткая относительно тупая морда, наиболее толстая часть тела за жабрами и далее длинное плавное сужение.

[Artik323]

Двойное сужение или "плавность входа/выхода"/"сужение в двух плоскостях" поверхности корпуса в "набегающую" на него толщу воды, насколько оно влияет на сопротивление ходу?

Влияет, несмотря на плавность. Для маленьких судов это может и не существенно, а на крупных вполне ощутимо. Большие суда (особенно танкеры) имеют бульб, создающий кавитацию и снижающий сопротивление. Это противоречит теории ламинарного обтекания корпуса и стремления к заострённому носу который по этой теории должен иметь наименьшее сопротивление. Если посмотреть на рыб, то это и есть наиболее оптимальная форма - короткая относительно тупая морда, наиболее толстая часть тела за жабрами и далее длинное плавное сужение.

Мне в моей другой теме отвечали что в случае полностью подводного движения это так, но в случае движения по поверхности, или при раздвигании водной толщи в полупогруженном состоянии это не так, и нужен именно острый тонкий перед, зад же может быть шире.

[Artik323]

Слушайте... а не будет ли такой каяк легче идти... задом вперёд?
Расширение у него(с носа к самой широкой части где-то посреди борта) на вид явно плавнее чем сужение(от той "самой широкой части где-то посреди борта" к концу/хвосту)

А вроде как при движении тел в вязких средах для малого сопротивления гораздо важнее плавное обтекание после самой широкой части, чем плавное "врезание" острой носовой частью.

Расширение у него(с носа к самой широкой части где-то посреди борта) на вид явно плавнее чем сужение(от той "самой широкой части где-то посреди борта" к концу/хвосту)

У каяков часто так делают - самое широкое место несколько смещено назад относительно геометрической середины. Причём в первую очередь именно у тех, которые заточены на скорость.

А вроде как при движении тел в вязких средах для малого сопротивления гораздо важнее плавное обтекание после самой широкой части, чем плавное "врезание" острой носовой частью.

На подводной лодке примерно так оно и есть - поэтому (современные) подводные лодки обычно такой формы, какой они есть. В данном же случае оба конца более чем достаточно обтекаемые с точки зрения сопротивления за счёт турбулентности. Но эта лодка - не подводная, и идёт по поверхности воды, а в поверхность надо именно врезаться. Есть составляющая волнового сопротивления за счёт большой общей волны длиной с лодку - с ней ничего не сделать, не увеличив длину лодки. Но есть ещё локальные эффекты за счёт создания более коротких волн (в т.ч. от носа лодки), на которые дополнительно тратится энергия. Вроде как заострение угла носа должно как-то снижать потери на вот эти волны от носа.

...А, ну и да, ещё эргономика прямой гребли - требует по возможности поуже спереди и посередине, и мало чувствительна к ширине сзади. Это тоже стимулирует максимум ширины (необходимый напр. для остойчивости или для соответствия формальным требованиям) перенести куда-то назад.

Да, точно, волны же...
Если подумать, то передвижение по поверхности среды действительно не то же самое что в ней.
Я такое в высокоскоростной съёмке пуль видел, нужно врезаться в ударную волну острым носом, а что там на конце снаряда уже не так важно при тех скоростях и тех условиях.
Тут что-то похожее, только отношения отличаются.

[H-520]

Случай с пулями и снарядами несколько иной, их ничего не успевает обтекать, они после себя оставляют длинный канал, по этому их форма имеет резкий срез сзади.
Ракеты (те что скоростные, не все ракеты летают быстро) также имеют примитивный конус впереди, поскольку их ничего не обтекает, ни турбулентно ни ламинарно. До звуковая аэродинамика и сверхзвуковая аэродинамика это почти разные науки. К корпусам лодок и лопостям винтов больше подходят принципы дозвуковой аэродинамики, теории пуль и снарядов не годятся.

[Artik323]

Случай с пулями и снарядами несколько иной, их ничего не успевает обтекать, они после себя оставляют длинный канал, по этому их форма имеет резкий срез сзади.
Ракеты (те что скоростные, не все ракеты летают быстро) также имеют примитивный конус впереди, поскольку их ничего не обтекает, ни турбулентно ни ламинарно. До звуковая аэродинамика и сверхзвуковая аэродинамика это почти разные науки. К корпусам лодок и лопостям винтов больше подходят принципы дозвуковой аэродинамики, теории пуль и снарядов не годятся.

Хотите сказать что движение по поверхности воды всё же аналогично движению в толще, медленному, относительно?
И что инженерный симулятор покажет схожие с реальностью результаты, если модель части корпуса которая находится ниже ватерлинии отразить зеркально и продуть водой в нём? (я просто не представляю как ещё это можно замоделировать)(только что пришло в голову это извращение с зеркальным отражением )

И сопротивление процессов, связанных с тем что часть корпуса не погружена практически не вносит никакого вклада в сопротивление ходу? (при учёте идеально гладкой воды без волн и отсутствия ветра)

Хотя ваши коллеги сверху вроде как с вами не согласны.

Да и подлодки да... имеют форму такую какую имеют, хоть и двигаются медленно, относительно скоростных ракет и пуль.

[Artik323]

Шероховатость поверхностей неоднозначно сказывается на сопротивление ходу. Доказано, что иной раз улучшает ход. Акулы например жутко шершавые. Связано это с микротурбулентностью. Закрученный тонкий шнурок воздуха или воды обтекает поверхность дольше, отрывается от поверхности менее охотно, а следовательно значительно позже начинают образовываться крупные буруны на закручивание которых тратится много больше энергии.

А вот кстати да...
Почему это ещё крутые профессионалные гоночные лодки или лодки для рекордов не покрывают аналогом чешую, а стараются сделать идеально гладкими?
Или покрывают?..
Или запреты?


Тоже об этом раньше слышал, что не просто так у рыб такая чешуя и эволюция с естественным отбором делают своё дело..
Неуклонно двигаясь к идеалу.
Без всяких знаний физики, гидродинамики, расчётов микропотоков, микротурбулентностей.. И вообще не думая

[Puschistik]

поскольку их ничего не обтекает, ни турбулентно ни ламинарно.

Ну вы сейчас наговорите..

[Puschistik]

Мне в моей другой теме отвечали что в случае полностью подводного движения это так, но в случае движения по поверхности, или при раздвигании водной толщи в полупогруженном состоянии это не так, и нужен именно острый тонкий перед, зад же может быть шире.

Крупные суда тоже двигаются в полупогруженном состоянии, однако бульб имеют. Я-же говорю тут дело завязано на размеры судна и целесообразность. Можно сделать каяк с бульбом который снизит сопротивление например на 15%.. И что это даст? - Ничего. А вот для танкера который потребляет сотни тонн топлива за рейс - это ощутимая величина. По этому в случае каяка заморачиваться не стоит. Острый нос и плавные обводы - это всё, что нужно.