Hierarchikus tartalomszűrő

(A -Szűrő- gomb listáz mindent a témában)

Amikor a hajó elhalad előttünk, oldalirányú hullámai hamar eltűnnek, de sokáig megfigyelhetjük a nyílt vízen a haránt irányú hullámokat, melyek a hajó mozgásából a legtöbb energiát vonják el. A keletkező hullámrendszer a haladási iránnyal hegyes szöget bezáró oldalirányú hullámokból és a haladás irányára merőleges haránt irányú hullámokból áll. Ezen két hullám találkozási pontjai a haladás irányával 19fok28perc -es szöget bezáró egyenesen vannak.

Hullámzás keletkezéséhez energia szükséges, melyet a hullámzásba jövő víz a hajó mozgásenergiájából von el. Ha a hajó mögött kis hullámok keletkeznek, ez az ellenállás csökkenését, nagyobb hullámzás pedig a növekedését jelenti.

A hullámzás nem csupán a hajó orránál és faránál keletkező hullámok eredője, ahhoz még hozzájárulnak elsősorban a vállaknál és a hajó más részeinél keletkező hullámok is. Az orr- és farhullámok keletkezési pontjai sosem esnek pontosan az orr- és fartőke, vagyis a függélyek vonalába, kis eltérések mindig vannak. Az eredő hullámmagasság mindenképpen az összetevők algebrai összege lesz, melyet az egyenlő periódusú mozgások vektoriális összegzésével számíthatunk ki --- feltéve, hogy ismerjük a hajótest formájából származó, nyomásváltozásokat okozó összetevőket.

A legnagyobb nyomásváltozások a vízvonalak végződéseinál alakulnak ki, ezért leginkább az orr- és farhullámokat vesszük észre. A vállaknál és egyéb részeknél kialakulókat már kevésbé figyelhetjük meg, mert legtöbbször keverednek a szél keltette állóhullámokkal.

Ha a vízvonal hosszát megszorozzuk a hajó hengeres teltségével, megkapjuk a hullámképző hosszt. Ennek meghatározására több modellkísérlet történt, pontos eredményt azonban nem kaphatunk, csak a hajó megépítése után, az első próbaúton.
A jelenségek matematikai kezelése meglehetősen bonyolult, mert csak bizonyos egyszerűsítő feltevések bevezetésével vezethet eredményre, és éppen emiatt kevésbé megbízhatók. Általában a hajó hullámképző hossza nem sokkal különbözik a hajó vízvonal hosszától.

Kedvező hulláminterferencia akkor keletkezik, ha a hullámképző hossz far felőli végénél az orrhullám hullámhegye éppen találkozik a farhullám hullámvölgyével. Tehát a hullámok találkozásánál interferencia keletkezik, és az egyenlő hullámhosszú és periodicitású hullámok egymást hol erősítik, hol meg gyengítik. Egyező magasságú hullámok elvileg éppen megsemmisítik egymást, így az erre vonatkozó siklási sebességek meghatározása a hajó vízvonal alatti formája mellett mindig fontos.

Adott sebességhez mindig tartozik valamilyen optimális (és relatív) hajóhossz, csakúgy, mint az adott vízmélységhez egy optimális haladási sebesség.

Csökkenthetjük a hullámképző ellenállást úgy is, hogy a hajón párhuzamos középrészt alakítunk ki. Ez különösen belvízi hajózásnál, uszályok esetében figyelhető meg, amikor nem is látjuk, mikor és hol találkozik az orrhullám a farhullámmal.
Ez a kialakítás alak szempontjából nem tekinthető különlegesnek, legfeljebb akkor, ha kombináljuk valamivel.

Kisebb sebességeknél az ellenállás nagyrészt súrlódási ellenállás. Ha a nedvesített felületet csökkentjük, ellenállás csökkenés feltételezhető. Erre több lehetőségünk van.
Euklidészi geometriából ismert, hogy ugyanakkora kerülettel rendelkező síkidomok közül a kör területe a legnagyobb. Ezt kissé átfogalmazva és megfordítva elmondhatjuk, hogy a bordametszeteknél körív alkalmazása esetén ugyanahhoz a keresztmetszethez kisebb kerület, tehát ugyanahhoz a vízkiszorításhoz kisebb nedvesített felület tartozik. Ennek felismerése vezetett az Isherwood-féle ,,arcform'' alakhoz, melynél a főbordametszet íves kiképzésű. Ezek az íveltebb, gömbölyűbb hajótestek valamivel szélesebbek a megszokottnál, ezért kezdeti stabilitásuk is nagyobb.

Az erős orrhullámképződést oly módon csökkenthetjük, hogy az orrtőke tompa formáját a vízmélység növekedésével arányosan növeljük. Ha olyan mélységekben van az orrtőke belépőéle, ahol a felszíni hullámzás már nem zavaró, a tompa bulbaorr kialakítása a legcélravezetőbb. Ez a különleges orrkiképzés az orrhullámokat részben eltolja, részben csökkenti, ezért a hullámképző ellenállás a szokásos hajóformákéhoz képest csökken.

Az észak-amerikai aleutok baidarka hajóinál gyanították, hogy a bifurkációs (horizontálisan kettéhasított) orrkialakítás a nagy tengerjáró hajók bullbaorrához hasonló funkciót látott el, de ez tévedés. A bulbaorr ugyanis csak négy méternél mélyebben fejti ki jótékony hatását.

A hajók súrlódási ellenállását is lehet csökkenteni. A legegyszerűbb erre az, hogy az orr felől érkező vízrészecskék útját lerövidítjük. Ha ezt gátlástalanul alkalmazzuk, egy versenyszkiff ragyog előttünk, amelyet ha önnön kézi erőnkkel meghajtunk, tisztelettudóan kitér előlünk mindenki, fedezéket keresve. Az ilyen Meier-féle hajóforma esetében a vízrészecskék útja közelítőleg síkgörbe lesz, melynek két pontja közötti ívhossza rövidebb, mint az ugyanazon pontokat összekötő ívgörbéé. Ennek egyszerű matematikai háttere van, nevezetesen, hogy a hiperbolák és a párhuzamos egyenesek trajektóriái egyenesek.
(Egy adott görbesereg trajektóriái azok a vonalak, melyek ama seregnek összes görbéit egy állandó szögben metszik.) A hajótesteket nézve a tapasztalatok azt mutatták, hogy a vízrészecskék útvonalának vetülete közelítően merőleges a bordametszet síkjában lévő bordagörbékre, és a bordametszeten a vízrészecskék pályájának képe pedig nem más, mint a bordagörbék trajektóriája.

A Meier-féle hajóformánál nem elhanyagolható tény, hogy az orrnál és a farnál V alakú a bordakiképzés, amely a hajó bukdácsoló mozgását erősen csillapítja hullámos vízen. Így ezáltal szélsőséges viszonyok között ez a sebesség kisebb mértékű csökkenéséhez vezet.

Végezetül mi a legfontosabb egy hajón a hullámképzést nézve?
Minél kisebb legyen a hullámzás a nagyobb sebesség elérésekor úgy, hogy stabil is maradjon a test, és kicsi legyen a helyváltoztatáshoz szükséges energiaigény is.

Hozzászólások: