Hierarchikus tartalomszűrő

(A -Szűrő- gomb listáz mindent a témában)

Sebességi fok, Froude-féle szám.
Hogyan tudjuk tengeri kajakunk sebességét valamilyen módon összevetni mondjuk egy nagy olajszállító tankerével? (...vagy egyéb kajakokkal?)
Van recept...


Froude törvénye

Hasonló hajótesteknél a haladással támasztott hullámképző ellenállás a hosszméretek köbével arányos abban az esetben, ha az illető sebességek arányosak a hosszméretek négyzetgyökével.

William Froude, a hajóellenállás korszerű tudományának megalapozója megfigyelte, hogy hasonló, de különböző méretű hajótesteknél a hullámképződés azonos képet mutatott akkor, ha a sebességnek a hosszúság négyzetgyökéhez viszonyított aránya konstans volt.

Ez a gyakorlatban annyit jelent, hogy egy 9 méter hosszú négyes kajak (melynek négyzetgyöke 3) a hajótest körüli hullámkép szempontjából ugyanolyan körülmények között fog hajózni, mint egy másik, 25 m hosszú (négyzetgyöke 5) hajó, abban az esetben, ha sebessége 3:5 arányban lesz kisebb, mint a 25 m vízvonalhosszúságú hajó sebessége.

A dolog jelentőssége legfőképp abban van, hogy Froude után a hajótervezés terén a kismintakísérletek, a méretarányos hajómodellek medencében történő úsztatása a mai napig jól bevált gyakorlatként szerepelnek, szinte nélkülözhetetlenül. A sebességi fok kifejezés adja a szükséges és elégséges feltételét annak, hogy geometriailag hasonló úszótestek (modell és nagyhajó) hullámképző ellenállása egyszerűen a lépték köbével átszámítható. (Hajót, kajakot építünk? kezdjük 1:5-ös modellkészítéssel, és lubickoljunk vele egy kacsaúsztatóban, vagy kísérleti medencében!)

Tehát még egyszer: a hullámkép azonos lesz különböző méretű hajókon, ha a sebesség és a vízvonalhossz négyzetgyökének hányadosa állandó. Ez az állandó a Froude-szám, melynek jele R. (lásd alul a táblázatot)

Hosszabb ecsetelések helyett még egy példával szemléltethetjük a sebességi fok jelentősségét.

Adott a 306 m vízvonalhosszúságú Queen Mary személyszállító óceánjáró dömper, amely 56.7 km/h sebességgel halad el jámborabban felszerelt tengeri kajakunk mellett, valamiért ugyanabba az irányba tartva, amerre mi --- bár még ő sem tudja ennek pontos okát.

Ennek megfelelően a sebességi foka

\[56.7\over{\sqrt{306}}\]
azaz
\[R = 3.24 \]


Ránézvén saját hajónkra azt állapíthatjuk meg, hogy

\[ R = {7\over{\sqrt{4}} } = 3.5\]

tehát kajakunk sebességi fok terén felülmúlja a gyorsjáratú óceánjárót. A hullámok azonos helyzetet foglalnak el a 4 m hosszú tengeri kajaknál, és a 306 m vízvonalhosszúságú óceándömpernél. (Ellenőrizzük az értékeket az alsó táblázatban!)


A részletekbe nem megyünk most bele, elégedjünk meg egy táblázattal...

--------

A sebességi fok, avagy Froude-féle szám táblázatba foglalva:


R Haladás fajtája A hajó hosza a vízvonalon
9 m 25 m 100 m
0 -- 1 elmozdulás felső határa 3 km/h 5 km/h 10 km/h
1 -- 8 deplacement hajózás 3 -- 24 km/h 5 -- 40 km/h 10 -- 80 km/h
8 -- 20 félsiklás 24 -- 60 km/h 40 -- 100 km/h 80 -- 200 km/h
20 fölött siklás alsó határa 60 km/h 100 km/h 200 km/h

Hozzászólások: