船体速度

船体速度または排水速度は、船首波の波長が船の水線長と等しくなる速度です。船の速度が静止状態から増加すると、船首波の波長が増加し、通常は波の山から谷までの寸法 (高さ) も増加します。船体速度を超えると、排水モードの船舶は船首波の後ろを登っているように見えます。

技術的な観点から見ると、船体速度では船首波と船尾波が建設的に干渉し、比較的大きな波が発生し、その結果、造波抵抗の値が比較的大きくなります。排水量船体の船舶抵抗は、船体速度に近づき、それを超えると速度とともに滑らかに増加しますが、船体速度で顕著な変化が見られないことがよくあります。

船体速度の概念は現代の造船学では使用されず、速度/長さ比またはフルード数の考慮がより有用であると考えられています。

船が水中を移動すると、その動きに対抗する定在波が発生します。この効果は、完成した船体でフルード数が約 0.35 (速度/長さの比 (定義については下記を参照) が 1.20 ノット·フィート^−½よりわずかに小さい値に相当) になると、横波列による抵抗が急激に増加するため、劇的に増加します。フルード数が約 0.40 (速度/長さの比が約 1.35) まで増加すると、発散波列による造波抵抗がさらに増加し​​ます。この造波抵抗の増加傾向は、フルード数が約 0.45 (速度/長さの比が約 1.50) まで続き、フルード数が約 0.50 (速度/長さの比が約 1.70) でピークに達します。

速度/長さの比率が 1.3 から 1.5 付近で急激に抵抗が増加する現象は、初期の帆船では克服できないものと考えられ、明らかな障壁となりました。これが船体速度の概念につながりました。

船体速度は次の式で計算できます。

${\displaystyle v_{hull}\approx 1.34\times {\sqrt {L_{WL}}}}$

どこ

${\displaystyle L_{WL}}$は水線の長さ（フィート）であり、

${\displaystyle v_{hull}}$船の船体速度（ノット）

水線長がメートルで、希望する船速がノットで与えられる場合、係数は 2.43 kn·m ^−½です。定数は、ヤードポンド法単位では 1.34 ～ 1.51 knot·ft ^−½ (出典による)、メートル法単位では 4.50 ～ 5.07 km·h ⁻¹ ·m ^−½、SI 単位では 1.25 ～ 1.41 m·s ⁻¹ ·m ^−½と表されることがあります。

速度の比率は、速度と長さの平方根の比率であるにもかかわらず、「速度/長さの比率」と呼ばれることがよくあります。 ${\displaystyle {\sqrt {L_{WL}}}}$

船体速度は船の長さと、船が水中を移動する際に発生する波の波長に関係するため、水線長に基づいて船体速度の同じ値を導く別の式があります。

${\displaystyle v_{hull}={\sqrt {L_{WL}\cdot g \over 2\pi }}}$

どこ

${\displaystyle L_{WL}}$水線の長さ（メートル）

${\displaystyle v_{hull}}$船の船体速度（メートル毎秒）であり、

${\displaystyle g}$重力加速度（メートル毎秒の二乗）です。

この式は、深海の表面波の速度を計算するために使用される式と同じです。経験式の根号の前の定数の単位が大幅に簡素化され、作用する原理をより深く理解できるようになります。

造波抵抗は船体の比率と形状に依存します。多くの現代の排水量設計は、滑走しなくても船体速度を超えることができます。これには、非常に細い端部を持つ船体、比較的幅の狭い長い船体、波を突き抜ける設計が含まれます。このような船体形状は、カヌー、競技用手漕ぎボート、双胴船、高速フェリーでよく使用されます。たとえば、レーシングカヤックは、滑走しなくても船体速度を 100% 以上超えることができます。

滑走用に設計された船体を持つ大型ボートは、通常、滑走せずに船体速度を超えることはできません。

超軽量排水量ボートは滑走するように設計されており、それによって船体速度の制限を回避します。

半排水量船体は通常、これら 2 つの両極端の中間に位置します。

• 船の抵抗と推進力
• 造波抵抗

• 大型船体と小型船体に関連する船体速度の簡単な説明
• 手漕ぎボート用の船体速度表
• 高速モノハルについて、スティーブンス工科大学デイビッドソン研究所名誉教授ダニエル・サヴィツキー氏
• 低抵抗レーシングシェル

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