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前沿设计 4.9m竞速帆船

2016-12-17 18:14 · 帆船设计
胡子 来自: 中国
逆流 发表于 2016-10-1 21:30
如果是船头单体在中间分开,是不是也算

对于帆船来说,这种形态没有多大意义,但是快艇就不同了,被分流压缩过的水流刚好经过这条通道到达螺旋桨位置,使桨叶作功能力大幅提升,关键的是船身
划破水流在艇尾产生的真空气泡可以被消除许多,船速自然就上去了。
2016-10-2 07:50
逆流 来自: 广东汕头
胡子 发表于 2016-10-2 07:50
对于帆船来说,这种形态没有多大意义,但是快艇就不同了,被分流压缩过的水流刚好经过这条通道到达螺旋桨 ...

原来是这样。

也就是说这种形态,船底中心位的水流更为集中,螺旋桨或舵会更有效率?
2016-10-2 09:48
begun 楼主 来自: 上海
逆流 发表于 2016-8-30 22:33
另外还存在另一个问题,滑行艇的速度是不是就脱离了船长与速度的换算,速度方面会变成什么样子?

那个合理航速和船水线长度成一定比例关系的本质是因为
这些船在整体上都必定形成一个向水底凸进的形状。
船头的吸附不均等会造成波浪,形成强大的阻力源(这个可以用一些方法削弱);船尾的弯曲还会直接导致吸附力产生向后的牵引(也就是阻力)。
在同等吃水状态下,船越长,那么凸出的弯曲度就越小,那么造成船体被向下吸附的力就越小。

滑行艇因为水力作用不是把船往水里面吸,而是趋向于把船托出水面,所以那个公式就完全不起作用了。这就是为啥很短的小快艇可以跑过大军舰的原因。
2016-10-17 16:42
逆流 来自: 广东汕头
begun 发表于 2016-10-17 16:42
那个合理航速和船水线长度成一定比例关系的本质是因为
这些船在整体上都必定形成一个向水底凸进的形状。 ...

如果这样算,就算说水下部分弧度越小,速度越快咯
2016-10-17 21:13
2016-10-18 13:01
我发一些常见的线性给你看,看多了你就可以直观判断哪些船跑得快。。。  详情 回复
begun 楼主 来自: 上海
逆流 发表于 2016-10-17 21:13
如果这样算,就算说水下部分弧度越小,速度越快咯

我发一些常见的线性给你看,看多了你就可以直观判断哪些船跑得快。。。
2016-10-18 13:01
begun 楼主 来自: 上海
12.GIF

A是现代竞速帆船常用的底部弧线
B是老式(1900年)美洲杯帆船的底部弧线
现代船都采用直艏,这和材料有关:老式帆船是纯木结构,耐水性不佳,要尽量避免浪上甲板。而现代材料完全不怕水,所以对此要求不高。
很明显,老式帆船在船长超过现代船很多的时候,水线长度依然比现代帆船短。
老式帆船船底吃水比现代帆船船底吃水大得多(但论龙骨吃水则是现代的大),底部向水中凸出弧度大,船速提高后被水吸力强制向下拉拽,造成吃水变深阻力增大。尾巴弧度大,造成船尾向后吸附力大,不利船速提升。

现代船则试图让尾部起弧变非常平坦,接近于滑行艇。
尾部现代帆船一般用前倾设计,在保证水线长度的时候,减轻尾部悬挑重量,从而减轻结构重量。老式船则有个高高悬挑于水面的无用的尾部。

CDE都是现代巡航帆船常用的底部弧线
船头通常有较弱的前倾,并没什么实际用处,一般还是从美观的角度出发有点前倾。有的设计直接把船头改直。
和竞速帆船比,这些巡航船全重(船的重量+人员货物)都比较大,所以船体吃水会比较深。
C的设计实际和现代货船很接近。尽可能在较小的吃水下布置最大的排水量。尾部起弧比较陡峭,所以尾部阻力较大(相对竞速船)。
D是比较接近老式帆船的设计,前后都有起弧,造成船体吃水较深,向水中凸出弯曲度大,下吸力强。
E是C的降低阻力型号,试图把尾部起弧变缓,以降低船尾吸力的水平分量。但在同样排水量下,这个设计会造成船体整体向水中凸进变大,阻力增加。这个方案实际只有在排水量变小的时候有效。


这些设计中还有个很小的不令人注意的地方(你看图要放大才看得到)。就是船尾末端的尾板是脱离水面还是浸没水中。

老式设计都是完全脱离水面若干英寸的。
现代观点认为,完全没必要,可以稍微浸没一点。把尾板浸没水中可以让尾部弧线变更平缓从而降低阻力。
从纯理论上说,浸没之后船行尾部和水直立的壁面会造成涡流,从而增大阻力。但这只是简单理论。复杂得来看,轻微的浸没并不会造成涡流,这个看下滑行艇就知道了。即使产生了涡流,造成的吸力,会使得船尾水流更加贴紧船体而不产生脱离,两者相互抵消,并不造成什么问题。

一种折中设计就是把尾板和水线重合,免得争论不休。


F是标准的滑行艇设计。头部有个起滑角度。传统滑行艇把这个角度直接向前延伸,成一个悬挑结构。由于这部分实际很少被水碰到,为了缩短全长,现代设计一般直接把这延伸部分砍掉。船底则是完全直线。

最后的G是一种老式设计。这个设计底部非常凸出,船尾起弧陡峭,一看就是非常慢的船。这个有一个好处就是你可以用船头抢滩。。。但你既然要抢滩了,肯定船底没其他突出物体了(比如龙骨),这类船明显不适合航海。
而正常的C类船是肯定安装了较深吃水的压载龙骨,反正也无法靠近浅水,那么船底是否能冲滩就变成个完全不需要考虑的事情。





2016-10-18 13:12
2016-10-18 23:54
滑行設計還有個弱點是衹有背風向好才有效率,風向不好就很慢了。 不管怎麽樣的單體滑行設計接觸水面都比雙體還是三體的多,如果不是比賽規定用單體基本上雙體、三體滑行都比單體有效率、穩定而且起造簡單,如果不是  详情 回复
2016-10-18 22:22
原来是这样,所以重点就是水线后半部分,弧度越小,越平滑的脱离水面,造成的阻力就越小。  详情 回复
逆流 来自: 广东汕头
begun 发表于 2016-10-18 13:12
A是现代竞速帆船常用的底部弧线
B是老式(1900年)美洲杯帆船的底部弧线
现代船都采用直艏,这和材料 ...

原来是这样,所以重点就是水线后半部分,弧度越小,越平滑的脱离水面,造成的阻力就越小。
2016-10-18 22:22
KoekWeiChew 来自: 马来西亚
begun 发表于 2016-10-18 13:12
A是现代竞速帆船常用的底部弧线
B是老式(1900年)美洲杯帆船的底部弧线
现代船都采用直艏,这和材料 ...

滑行設計還有個弱點是衹有背風向好才有效率,風向不好就很慢了。
不管怎麽樣的單體滑行設計接觸水面都比雙體還是三體的多,如果不是比賽規定用單體基本上雙體、三體滑行都比單體有效率、穩定而且起造簡單,如果不是尺寸和比賽規格基本上沒有什麽必要用單體滑行。
你説的老式設計多出來的地方我們叫overhang,船在海浪的動作有前後左右、pitch、yaw等,這個和你一下子解釋不來。

你的想法有個問題就是以爲海面時平的,假使沒有海浪你的説法完全成立,可惜海浪是前後左右侵襲而來,甚至會改變船道方向,我們叫helm。別說這個,就是帆船也不完全是水面上平行的,也有因爲風向大而有一定斜度的heeling。
再說工作船和巡航的重量平均要求和比賽的不一樣,比賽船對重量分佈敏感,所以一旦桿斷了它就會失去重心翻覆,裏面放置東西的重心分佈也要經過計算的。
2016-10-18 23:54
Orisun 来自: 重庆
4.9m竞速帆船只能采用小水线面形式或者水翼,否则从傅氏数排水型到滑行船的区间不好跨越,或者跨越了也和这个竞速的主题相差甚远。
这么小尺度的船型决定了功能和航程不能兼得,必须由用户自行决定具体的功效。如果选择了竞速,就只能阻力和推力下手,所以只能走小水线面或者水翼,加上大面积风帆。
如果要求航程,自持力关系的生活功能必不可少,谈不上传统意义上的竞速,但可以组织对应专门级别的竞赛,那种情况实际考核的是人的操控能力,比如Orisun 498船型,设计目标就和竞速大不一样。
2016-12-17 18:14
逆流 发表于 2016-10-1 21:30
如果是船头单体在中间分开,是不是也算

对于帆船来说,这种形态没有多大意义,但是快艇就不同了,被分流压缩过的水流刚好经过这条通道到达螺旋桨位置,使桨叶作功能力大幅提升,关键的是船身
划破水流在艇尾产生的真空气泡可以被消除许多,船速自然就上去了。
2016-10-2 07:50
胡子 发表于 2016-10-2 07:50
对于帆船来说,这种形态没有多大意义,但是快艇就不同了,被分流压缩过的水流刚好经过这条通道到达螺旋桨 ...

原来是这样。

也就是说这种形态,船底中心位的水流更为集中,螺旋桨或舵会更有效率?
2016-10-2 09:48
逆流 发表于 2016-8-30 22:33
另外还存在另一个问题,滑行艇的速度是不是就脱离了船长与速度的换算,速度方面会变成什么样子?

那个合理航速和船水线长度成一定比例关系的本质是因为
这些船在整体上都必定形成一个向水底凸进的形状。
船头的吸附不均等会造成波浪,形成强大的阻力源(这个可以用一些方法削弱);船尾的弯曲还会直接导致吸附力产生向后的牵引(也就是阻力)。
在同等吃水状态下,船越长,那么凸出的弯曲度就越小,那么造成船体被向下吸附的力就越小。

滑行艇因为水力作用不是把船往水里面吸,而是趋向于把船托出水面,所以那个公式就完全不起作用了。这就是为啥很短的小快艇可以跑过大军舰的原因。
2016-10-17 16:42
begun 发表于 2016-10-17 16:42
那个合理航速和船水线长度成一定比例关系的本质是因为
这些船在整体上都必定形成一个向水底凸进的形状。 ...

如果这样算,就算说水下部分弧度越小,速度越快咯
2016-10-17 21:13
2016-10-18 13:01
我发一些常见的线性给你看,看多了你就可以直观判断哪些船跑得快。。。  详情 回复
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如果这样算,就算说水下部分弧度越小,速度越快咯

我发一些常见的线性给你看,看多了你就可以直观判断哪些船跑得快。。。
2016-10-18 13:01
12.GIF

A是现代竞速帆船常用的底部弧线
B是老式(1900年)美洲杯帆船的底部弧线
现代船都采用直艏,这和材料有关:老式帆船是纯木结构,耐水性不佳,要尽量避免浪上甲板。而现代材料完全不怕水,所以对此要求不高。
很明显,老式帆船在船长超过现代船很多的时候,水线长度依然比现代帆船短。
老式帆船船底吃水比现代帆船船底吃水大得多(但论龙骨吃水则是现代的大),底部向水中凸出弧度大,船速提高后被水吸力强制向下拉拽,造成吃水变深阻力增大。尾巴弧度大,造成船尾向后吸附力大,不利船速提升。

现代船则试图让尾部起弧变非常平坦,接近于滑行艇。
尾部现代帆船一般用前倾设计,在保证水线长度的时候,减轻尾部悬挑重量,从而减轻结构重量。老式船则有个高高悬挑于水面的无用的尾部。

CDE都是现代巡航帆船常用的底部弧线
船头通常有较弱的前倾,并没什么实际用处,一般还是从美观的角度出发有点前倾。有的设计直接把船头改直。
和竞速帆船比,这些巡航船全重(船的重量+人员货物)都比较大,所以船体吃水会比较深。
C的设计实际和现代货船很接近。尽可能在较小的吃水下布置最大的排水量。尾部起弧比较陡峭,所以尾部阻力较大(相对竞速船)。
D是比较接近老式帆船的设计,前后都有起弧,造成船体吃水较深,向水中凸出弯曲度大,下吸力强。
E是C的降低阻力型号,试图把尾部起弧变缓,以降低船尾吸力的水平分量。但在同样排水量下,这个设计会造成船体整体向水中凸进变大,阻力增加。这个方案实际只有在排水量变小的时候有效。


这些设计中还有个很小的不令人注意的地方(你看图要放大才看得到)。就是船尾末端的尾板是脱离水面还是浸没水中。

老式设计都是完全脱离水面若干英寸的。
现代观点认为,完全没必要,可以稍微浸没一点。把尾板浸没水中可以让尾部弧线变更平缓从而降低阻力。
从纯理论上说,浸没之后船行尾部和水直立的壁面会造成涡流,从而增大阻力。但这只是简单理论。复杂得来看,轻微的浸没并不会造成涡流,这个看下滑行艇就知道了。即使产生了涡流,造成的吸力,会使得船尾水流更加贴紧船体而不产生脱离,两者相互抵消,并不造成什么问题。

一种折中设计就是把尾板和水线重合,免得争论不休。


F是标准的滑行艇设计。头部有个起滑角度。传统滑行艇把这个角度直接向前延伸,成一个悬挑结构。由于这部分实际很少被水碰到,为了缩短全长,现代设计一般直接把这延伸部分砍掉。船底则是完全直线。

最后的G是一种老式设计。这个设计底部非常凸出,船尾起弧陡峭,一看就是非常慢的船。这个有一个好处就是你可以用船头抢滩。。。但你既然要抢滩了,肯定船底没其他突出物体了(比如龙骨),这类船明显不适合航海。
而正常的C类船是肯定安装了较深吃水的压载龙骨,反正也无法靠近浅水,那么船底是否能冲滩就变成个完全不需要考虑的事情。





2016-10-18 13:12
2016-10-18 23:54
滑行設計還有個弱點是衹有背風向好才有效率,風向不好就很慢了。 不管怎麽樣的單體滑行設計接觸水面都比雙體還是三體的多,如果不是比賽規定用單體基本上雙體、三體滑行都比單體有效率、穩定而且起造簡單,如果不是  详情 回复
2016-10-18 22:22
原来是这样,所以重点就是水线后半部分,弧度越小,越平滑的脱离水面,造成的阻力就越小。  详情 回复
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A是现代竞速帆船常用的底部弧线
B是老式(1900年)美洲杯帆船的底部弧线
现代船都采用直艏,这和材料 ...

原来是这样,所以重点就是水线后半部分,弧度越小,越平滑的脱离水面,造成的阻力就越小。
2016-10-18 22:22
begun 发表于 2016-10-18 13:12
A是现代竞速帆船常用的底部弧线
B是老式(1900年)美洲杯帆船的底部弧线
现代船都采用直艏,这和材料 ...

滑行設計還有個弱點是衹有背風向好才有效率,風向不好就很慢了。
不管怎麽樣的單體滑行設計接觸水面都比雙體還是三體的多,如果不是比賽規定用單體基本上雙體、三體滑行都比單體有效率、穩定而且起造簡單,如果不是尺寸和比賽規格基本上沒有什麽必要用單體滑行。
你説的老式設計多出來的地方我們叫overhang,船在海浪的動作有前後左右、pitch、yaw等,這個和你一下子解釋不來。

你的想法有個問題就是以爲海面時平的,假使沒有海浪你的説法完全成立,可惜海浪是前後左右侵襲而來,甚至會改變船道方向,我們叫helm。別說這個,就是帆船也不完全是水面上平行的,也有因爲風向大而有一定斜度的heeling。
再說工作船和巡航的重量平均要求和比賽的不一樣,比賽船對重量分佈敏感,所以一旦桿斷了它就會失去重心翻覆,裏面放置東西的重心分佈也要經過計算的。
2016-10-18 23:54
4.9m竞速帆船只能采用小水线面形式或者水翼,否则从傅氏数排水型到滑行船的区间不好跨越,或者跨越了也和这个竞速的主题相差甚远。
这么小尺度的船型决定了功能和航程不能兼得,必须由用户自行决定具体的功效。如果选择了竞速,就只能阻力和推力下手,所以只能走小水线面或者水翼,加上大面积风帆。
如果要求航程,自持力关系的生活功能必不可少,谈不上传统意义上的竞速,但可以组织对应专门级别的竞赛,那种情况实际考核的是人的操控能力,比如Orisun 498船型,设计目标就和竞速大不一样。
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