Про подъёмную силу подводного крыла

Есть ли водоизмещение у судна на ПК? Большой вопрос.
Автор
Сообщение
Valery Z
#53662 2022-11-30 23:26 GMT

Допустим, теплоход «Метеор» на подводных крыльях идёт в надводном режиме (на крыле).
Масса «Метеора» 50 тонн;
Объём и вес конструкций крыльев (подводной их части) в расчёт не берём.
Есть ли у теплохода при данном режиме движения водоизмещение?
Если да, то какое?
Я считаю, что — есть.

«Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий». © Козьма Прутков


отредактировал(а) Valery Z: 2022-12-02 00:33 GMT
zam
#53693 2022-12-02 15:43 GMT
#53662 Valery Z :

Есть ли у теплохода при данном режиме движения водоизмещение?

Водоизмещение — это просто (масса корабля)/(плотность воды). Так что есть.

У подводной лодки целых два водоизмещения — надводное и подводное. Разница между ними — это объём цистерн главного балласта.

Но в режиме движения на подводных крыльях теплоход не «водоизмещает». В этом режиме теплоход поддерживается не гидростатической (архимедовой) силой, а гидродинамической силой (силой давления потока воды на крылья).

Valery Z
#53696 2022-12-02 17:28 GMT
#53693 zam :
#53662 Valery Z :

Есть ли у теплохода при данном режиме движения водоизмещение?

Водоизмещение — это просто (масса корабля)/(плотность воды). Так что есть.

С этой точки зрения — да. Этот термин как раз это и означает. Но для случая, связанного с моим вопросом, термин наверное не придумали.  

У подводной лодки целых два водоизмещения — надводное и подводное. Разница между ними — это объём цистерн главного балласта.

Но в режиме движения на подводных крыльях теплоход не «водоизмещает».

Если в ёмкость с водой положить полиэтиленовую плёнку, на центр которой затем положить небольшой груз, так, чтобы плёнка не зачерпнула воду, то уровень воды в ёмкости повысится? Да. Значит вытеснение воды произошло, а это в принципе — то же самое, что и водоизмещение. Когда теплоход идёт на крыле, то крыло своей нижней поверхностью опирается на воду. Классическое подводное крыло имеет соотношение подъёмных сил, примерно 2/3 — верх к 1/3 — низ. 2/3 веса Метеора берёт на себя гидродинамический процесс, а оставшейся 1/3 — ю своей массы (50: 3 = 16,7 тонн) Метеор давит на водную поверхность, так же, как глиссирующее судно (небольшое заглубление крыла в расчёт можно не брать). Если смоделировать движение теплохода на подв. кр., то можно увидеть, что он движется находясь в углублении водной поверхности, т.е., 1/3-й своего веса он создаёт впадину, из которой всё время старается вылезти, но получается, что эта впадина движется вместе с теплоходом, и ему приходится тратить часть мощности двигателей на поддержание движения этой впадины (волны).

В этом режиме теплоход поддерживается не гидростатической (архимедовой) силой, а гидродинамической силой (силой давления потока воды на крылья).

Кстати, какая современная официальная версия гидродинамического процесса на крыле? (на верхней поверхности)

 

«Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий». © Козьма Прутков


отредактировал(а) Valery Z: 2022-12-02 23:26 GMT
zam
#53704 2022-12-02 21:12 GMT
#53696 Valery Z :

Если в ёмкость с водой положить полиэтиленовую плёнку, на центр которой затем положить небольшой груз, так, чтобы плёнка не зачерпнула воду, то уровень воды в ёмкости повысится? Да. Значит вытеснение воды произошло, а это в принципе — то же самое, что и водоизмещение.

А это вообще то же самое. Действующая на груз сила тяжести уравновешена силой Архимеда.

Но для случая, связанного с моим вопросом, термин наверное не придумали.  

За ненадобностью.

Если смоделировать движение теплохода на подв. кр., то можно увидеть, что он движется находясь в углублении водной поверхности.

Экраноплан вообще воды не касается. Но под ним углубление на поверхности воды.

приходится тратить часть мощности двигателей на поддержание движения этой впадины (волны).

Это называется волновым сопротивлением.

Кстати, какая современная официальная версия гидродинамического процесса на крыле? (на верхней поверхности)

Никаких «официальных версий» в науке не бывает.

А современную науку вы с какого года отсчитываете?

Если вы про подъёмную силу крыла, то никаких новостей. Скорость движения частиц газа(жидкости) вдоль выпуклой стороны больше, чем вдоль плоской. Поэтому там давление меньше (уравнение Бернулли).

Valery Z
#53705 2022-12-02 21:34 GMT
#53704 zam :
#53696 Valery Z :

Если в ёмкость с водой положить полиэтиленовую плёнку, на центр которой затем положить небольшой груз, так, чтобы плёнка не зачерпнула воду, то уровень воды в ёмкости повысится? Да. Значит вытеснение воды произошло, а это в принципе — то же самое, что и водоизмещение.

А это вообще то же самое. Действующая на груз сила тяжести уравновешена силой Архимеда.

Но для случая, связанного с моим вопросом, термин наверное не придумали.  

За ненадобностью.

???

Если смоделировать движение теплохода на подв. кр., то можно увидеть, что он движется находясь в углублении водной поверхности.

Экраноплан вообще воды не касается. Но под ним углубление на поверхности воды.

Крыло экраноплана тоже имеет нижнюю поверхность, которая имеет угол атаки к набегающему воздушному потоку. Слой воздуха между крылом и поверхностью воды работает как воздушная подушка, которая давит на поверхность воды. Значит, у экраноплана тоже есть водоизмещение в полёте...

приходится тратить часть мощности двигателей на поддержание движения этой впадины (волны).

Это называется волновым сопротивлением.

Кстати, какая современная официальная версия гидродинамического процесса на крыле? (на верхней поверхности)

Никаких «официальных версий» в науке не бывает.

А современную науку вы с какого года отсчитываете?

Если вы про подъёмную силу крыла, то никаких новостей. Скорость движения частиц газа(жидкости) вдоль выпуклой стороны больше, чем вдоль плоской. Поэтому там давление меньше (уравнение Бернулли).

Представьте, что подводное крыло при волнении выходит ближе к поверхности. Над крылом давление должно уменьшиться, т.к. уменьшается водяной столб. По закону Бернулли разницы давлений (глубже/выше) не возникает, однако, при выходе крыла ближе к поверхности подъёмная сила уменьшается, и крыло проваливается на бОльшую глубину, где подъёмная сила восстанавливается. Этот фактор является стабилизирующим моментом при боковой качке судна. Если бы было наоборот, то любой незначительный боковой крен заканчивался бы переворотом судна. 

 

«Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий». © Козьма Прутков


отредактировал(а) Valery Z: 2022-12-03 18:46 GMT
Valery Z
#53973 2022-12-15 13:09 GMT

Я — не в качестве утверждения, а в качестве предложения к размышлению.
Выше (53693) Вы писали: «Но в режиме движения на подводных крыльях теплоход не «водоизмещает». В этом режиме теплоход поддерживается не гидростатической (архимедовой) силой, а гидродинамической силой (силой давления потока воды на крылья).» В связи с таким утверждением, попробуйте ответить самому себе — как физику: «Какая именно сила при гидродинамическом процессе на подводном крыле держит 2/3 веса судна?» Если руководствоваться объяснением процесса с точки зрения закона Бернулли, ну и специалистов 1964-го г., то получается, что разряжение над крылом действует не только на поверхность крыла, но и на слой воды между крылом и воздухом. Т.е., крыло подтягивается (вверх) в сторону зоны разряжения, и слой воды над крылом подтягивается (вниз) в эту же зону. Вопрос: «Что раньше подтянется в зону разряжения?» Тогда, крыло и слой воды должны в какой-то пропорции делить между собой (кому больше достанется) 2/3 подъёмной силы, вырабатываемой гидродинамическим процессом (над крылом). Получается, Ваше утверждение (см. выше), мягко говоря, не убедительное, т.к. водоизмещение у судна на ходу будет прилично больше, чем 1/3 его массы...

«Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий». © Козьма Прутков

zam
#53981 2022-12-15 16:29 GMT
#53705 Valery Z :

Представьте, что подводное крыло при волнении выходит ближе к поверхности. Над крылом давление должно уменьшиться, т.к. уменьшается водяной столб.

Под крылом гидростатическое давление уменьшится ровно на такую же величину, как и над крылом. Разница остаётся такой же, но она тут не имеет значения совершенно. Потому что корабль над водой держат не гидростатические, а гидродинамические силы.

По закону Бернулли разницы давлений (глубже/выше) не возникает, однако, при выходе крыла ближе к поверхности подъёмная сила уменьшается, и крыло проваливается на бОльшую глубину, где подъёмная сила восстанавливается. Этот фактор является стабилизирующим моментом при боковой качке судна. Если бы было наоборот, то любой незначительный боковой крен заканчивался бы переворотом судна. 

При приближении к поверхности подъёмная сила крыла уменьшается, как рассказано в другой теме. Да, это стабилизирует глубину погружения руля. Но недостаточно. Там ещё и управление закрылками используется.


отредактировал(а) marsdmitri: 2024-02-09 04:42 GMT
Valery Z
#53985 2022-12-15 22:40 GMT
#53981 zam :
#53705 Valery Z :

Представьте, что подводное крыло при волнении выходит ближе к поверхности. Над крылом давление должно уменьшиться, т.к. уменьшается водяной столб.

Под крылом гидростатическое давление уменьшится ровно на такую же величину, как и над крылом. Разница остаётся такой же, но она тут не имеет значения совершенно. Потому что корабль над водой держат не гтдростатические, а гидродинамические силы.

При движении на крыле давление, конечно гидродинамическое. Про водяной столб я имел ввиду зависимость плотности воды от глубины от поверхности. Понятно, что разница будет мизерная. 

По закону Бернулли разницы давлений (глубже/выше) не возникает, однако, при выходе крыла ближе к поверхности подъёмная сила уменьшается, и крыло проваливается на бОльшую глубину, где подъёмная сила восстанавливается. Этот фактор является стабилизирующим моментом при боковой качке судна. Если бы было наоборот, то любой незначительный боковой крен заканчивался бы переворотом судна. 

При приближении к поверхности подъёмная сила крыла уменьшается, как рассказано в другой теме. Да, это стабилизирует глубину погружения руля. Но недостаточно. Там ещё и управление закрылками используется.

На первых судах на ПК (Метеор, Ракета) закрылки не управляемые, и работают только в момент выхода судна на крыло.

 

«Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий». © Козьма Прутков

Pavel_M
#55090 2023-02-20 12:42 GMT
#53662 Valery Z :

Объём и вес конструкций крыльев (подводной их части) в расчёт не берём.
Есть ли у теплохода при данном режиме движения водоизмещение?
Если да, то какое? Я считаю, что — есть.

По вашему условию НЕТ!

На самом деле Есть = Объём конструкций подводных крыльев. Но на Подъемную силу их объем (водоизмещение) не влияет.

 

Valery Z
#59871 2024-02-03 17:00 GMT
#55090 Pavel_M :
 

По вашему условию НЕТ!

На самом деле Есть = Объём конструкций подводных крыльев. Но на Подъемную силу их объем (водоизмещение) не влияет.

 

По моему условию — ЕСТЬ!   Верхние плоскости крыльев (в сумме) держат порядка 2/3 веса теплохода. Значит, 1/3 веса держат нижние плоскости крыльев (за счёт угла атаки). На что опирается этот вес (1/3 от веса теплохода)? Он опирается на воду, а значит вытесняет количество воды, пропорциональное 1/3 веса  теплохода.

«Многие вещи нам непонятны не потому, что наши понятия слабы, но потому, что сии вещи не входят в круг наших понятий». © Козьма Прутков