Ship resistance and propulsion
ಕನಿಷ್ಠ ಬಾಹ್ಯ ಬಲದೊಂದಿಗೆ ನೀರಿನ ಮೂಲಕ ಪರಿಣಾಮಕಾರಿಯಾಗಿ ಚಲಿಸುವಂತೆ ಹಡಗುಗಳನ್ನು ವಿನ್ಯಾಸಗೊಳಿಸಬೇಕು. ಸಾವಿರಾರು ವರ್ಷಗಳಿಂದ ಹಡಗಿನ ವಿನ್ಯಾಸಕರು ಮತ್ತು ನೌಕಾಯಾನ ಹಡಗುಗಳ ತಯಾರಕರು ನಿರ್ದಿಷ್ಟ ಹಡಗಿನ ಹಡಗುಗಳ ಗಾತ್ರವನ್ನು ಅಳೆಯಲು ಮಧ್ಯದ-ವಿಭಾಗದ ಪ್ರದೇಶದ ಆಧಾರದ ಮೇಲೆ ಹೆಬ್ಬೆರಳಿನ ನಿಯಮಗಳನ್ನು ಬಳಸುತ್ತಿದ್ದರು. ಉದಾಹರಣೆಗೆ, ಕ್ಲಿಪ್ಪರ್ ಹಡಗುಗಳ ಹಲ್ ರೂಪ ಮತ್ತು ನೌಕಾಯಾನ ಯೋಜನೆಯು ಅನುಭವದಿಂದ ವಿಕಸನಗೊಂಡಿತು, ಸಿದ್ಧಾಂತದಿಂದಲ್ಲ. 19ನೇ ಶತಮಾನದ ಮಧ್ಯಭಾಗದಲ್ಲಿ ಉಗಿ ಶಕ್ತಿಯ ಆಗಮನ ಮತ್ತು ದೊಡ್ಡ ಕಬ್ಬಿಣದ ಹಡಗುಗಳ ನಿರ್ಮಾಣದವರೆಗೂ ಹಡಗಿನ ಮಾಲೀಕರು ಮತ್ತು ತಯಾರಕರಿಗೆ ಹೆಚ್ಚು ಕಠಿಣ ವಿಧಾನದ ಅಗತ್ಯವಿದೆ ಎಂಬುದು ಸ್ಪಷ್ಟವಾಯಿತು. ಹಡಗಿನ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಸ್ಥಿರವಾದ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಶಾಂತ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ಹಡಗುಗಳನ್ನು ಎಳೆಯಲು ಅಗತ್ಯವಾದ ಬಲ ಎಂದು ವ್ಯಾಖ್ಯಾನಿಸಲಾಗಿದೆ. ಪ್ರತಿರೋಧದ ಘಟಕಗಳು ನೀರಿಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದಂತೆ ಸ್ಥಿರವಾಗಿರುವ ನೀರಿನಲ್ಲಿ ದೇಹವು ಹೈಡ್ರೋಸ್ಟಾಟಿಕ್ ಒತ್ತಡವನ್ನು ಮಾತ್ರ ಅನುಭವಿಸುತ್ತದೆ. ಜಲಸ್ಥಾಯೀ ಒತ್ತಡವು ಯಾವಾಗಲೂ ದೇಹದ ತೂಕವನ್ನು ವಿರೋಧಿಸಲು ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ತೇಲುವಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ ಉಂಟಾಗುವ ಒಟ್ಟು (ಮೇಲ್ಮುಖ) ಬಲವು ಸ್ಥಳಾಂತರಗೊಂಡ ನೀರಿನ (ಕೆಳಮುಖ) ತೂಕಕ್ಕೆ ಸಮನಾಗಿರುತ್ತದೆ. ದೇಹವು ಚಲನೆಯಲ್ಲಿದ್ದರೆ, ದೇಹದ ಮೇಲೆ ಕಾರ್ಯನಿರ್ವಹಿಸುವ ಹೈಡ್ರೋಡೈನಮಿಕ್ ಒತ್ತಡಗಳು ಸಹ ಇರುತ್ತವೆ. ಸ್ಥಳಾಂತರಿಸುವ ಹಡಗಿಗೆ, ಅಂದರೆ ಸಾಮಾನ್ಯ ರೀತಿಯ ಹಡಗಿಗೆ, ಮೂರು ಪ್ರಮುಖ ರೀತಿಯ ಪ್ರತಿರೋಧಗಳನ್ನು ಪರಿಗಣಿಸಲಾಗುತ್ತದೆಃ ಅದು ಅಲೆಯ ತಯಾರಿಕೆಯಿಂದಾಗಿ, ಅದರ ಮೇಲೆ ಚಲಿಸುವ ನೀರಿನ ಒತ್ತಡದಿಂದಾಗಿ, ಆಗಾಗ್ಗೆ ಲೆಕ್ಕ ಹಾಕಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ ಅಥವಾ ಪ್ರತ್ಯೇಕವಾಗಿ ಅಳೆಯಲಾಗುವುದಿಲ್ಲ, ಮತ್ತು ಅದು ಹೊದಿಕೆಯ ಒದ್ದೆಯಾದ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ನೀರಿನ ಘರ್ಷಣೆಯಿಂದಾಗಿ. ಇವುಗಳನ್ನು ಹೆಚ್ಚಿನ ಘಟಕಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬಹುದುಃ ಫ್ರೌಡ್ನ ಪ್ರಯೋಗಗಳು ಹಡಗಿನ ಮಾದರಿಗಳನ್ನು ಪರೀಕ್ಷಿಸುವಾಗ ಮತ್ತು ನಂತರ ಫಲಿತಾಂಶಗಳನ್ನು ನಿಜವಾದ ಹಡಗುಗಳಿಗೆ ಹೋಲಿಸಿದಾಗ, ಮಾದರಿಗಳು ಹಡಗಿನ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಅತಿಯಾಗಿ ಊಹಿಸುತ್ತವೆ. ಹಡಗು ಅಥವಾ ಮಾದರಿಯು ಅದರ ಕರೆಯಲ್ಪಡುವ ಹಲ್ ವೇಗದಲ್ಲಿದ್ದಾಗ ಅಡ್ಡಲಾಗಿ ಅಲೆಗಳ ತರಂಗ ಮಾದರಿಯು (ಹಲ್ನ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ಅಲೆಗಳು) ಜಲರೇಖೆಯ ಉದ್ದಕ್ಕೆ ಸಮಾನವಾದ ತರಂಗಾಂತರವನ್ನು ಹೊಂದಿರುತ್ತದೆ ಎಂದು ಫ್ರೌಡ್ ಗಮನಿಸಿದರು. ಇದರರ್ಥ ಹಡಗಿನ ಬಿಲ್ಲು ಒಂದೇ ಅಲೆಯ ಶಿಖರದ ಮೇಲೆ ಸವಾರಿ ಮಾಡುತ್ತಿತ್ತು ಮತ್ತು ಅದರ ಸ್ಟರ್ನ್ ಕೂಡ. ಇದನ್ನು ಹಲವುವೇಳೆ ಹಲ್ ವೇಗ ಎಂದು ಕರೆಯಲಾಗುತ್ತದೆ ಮತ್ತು ಇದು ಹಡಗಿನ ಉದ್ದದ ಕಾರ್ಯವಾಗಿದ್ದು, ಅಲ್ಲಿ ಸ್ಥಿರಾಂಕವನ್ನು (k) ಹೀಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಬೇಕುಃ ವೇಗಕ್ಕೆ (V) kn ಮತ್ತು ಉದ್ದಕ್ಕೆ (L) ಮೀಟರ್ಗಳಲ್ಲಿ (m) ಅಥವಾ ವೇಗಕ್ಕೆ (V) kn ಮತ್ತು ಉದ್ದಕ್ಕೆ (L) ಅಡಿಗಳಲ್ಲಿ (ft). ಇದನ್ನು ಗಮನಿಸಿ, ಹಡಗಿನ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಸಮಸ್ಯೆಯನ್ನು ಎರಡು ವಿಭಿನ್ನ ಭಾಗಗಳಾಗಿ ವಿಂಗಡಿಸಬೇಕಾಗಿದೆ ಎಂದು ಫ್ರೌಡ್ ಅರಿತುಕೊಂಡರುಃ ಉಳಿದ ಪ್ರತಿರೋಧ (ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ತರಂಗ ತಯಾರಿಕೆ ಪ್ರತಿರೋಧ) ಮತ್ತು ಘರ್ಷಣೆಯ ಪ್ರತಿರೋಧ. ಸರಿಯಾದ ಉಳಿಕೆ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಪಡೆಯಲು, ಮಾದರಿ ಪರೀಕ್ಷೆಗಳಲ್ಲಿ ಹಡಗು ರಚಿಸಿದ ತರಂಗ ರೈಲನ್ನು ಮರುಸೃಷ್ಟಿಸುವುದು ಅಗತ್ಯವಾಗಿತ್ತು. ಸೂಕ್ತವಾದ ವೇಗದಲ್ಲಿ ಎಳೆಯಲಾದ ಯಾವುದೇ ಹಡಗು ಮತ್ತು ಜ್ಯಾಮಿತೀಯವಾಗಿ ಹೋಲುವ ಮಾದರಿಯನ್ನು ಅವರು ಕಂಡುಕೊಂಡರುಃ ಸ್ನಿಗ್ಧತೆಯಿಂದಾಗಿ ಕತ್ತರಿಸುವಿಕೆಯಿಂದ ಘರ್ಷಣಾತ್ಮಕ ಎಳೆತವಿದೆ. ಇದು ವೇಗದ ಹಡಗು ವಿನ್ಯಾಸಗಳಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟು ಪ್ರತಿರೋಧದ 50 ಪ್ರತಿಶತ ಮತ್ತು ನಿಧಾನಗತಿಯ ಹಡಗು ವಿನ್ಯಾಸಗಳಲ್ಲಿ ಒಟ್ಟು ಪ್ರತಿರೋಧದ 80 ಪ್ರತಿಶತಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗಬಹುದು. ಘರ್ಷಣೆಯ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಗಣನೆಗೆ ತೆಗೆದುಕೊಳ್ಳಲು ಫ್ರೌಡ್ ಸಮತಟ್ಟಾದ ಫಲಕಗಳ ಸರಣಿಯನ್ನು ಎಳೆಯಲು ಮತ್ತು ಈ ಫಲಕಗಳ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಅಳೆಯಲು ನಿರ್ಧರಿಸಿದರು, ಅವು ಮಾದರಿ ಹಡಗಿನ ಅದೇ ಆರ್ದ್ರ ಮೇಲ್ಮೈ ವಿಸ್ತೀರ್ಣ ಮತ್ತು ಉದ್ದವನ್ನು ಹೊಂದಿದ್ದವು ಮತ್ತು ಈ ಘರ್ಷಣೆಯ ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಒಟ್ಟು ಪ್ರತಿರೋಧದಿಂದ ಕಳೆಯುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಉಳಿದವುಗಳನ್ನು ಉಳಿದ ಪ್ರತಿರೋಧವಾಗಿ ಪಡೆಯುತ್ತವೆ. ಘರ್ಷಣೆ (ಮುಖ್ಯ ಲೇಖನಃ ಚರ್ಮದ ಘರ್ಷಣೆ ಎಳೆತ) ಸ್ನಿಗ್ಧ ದ್ರವದಲ್ಲಿ, ಒಂದು ಗಡಿ ಪದರವು ರೂಪುಗೊಳ್ಳುತ್ತದೆ. ಇದು ಘರ್ಷಣೆಯಿಂದಾಗಿ ನಿವ್ವಳ ಎಳೆತಕ್ಕೆ ಕಾರಣವಾಗುತ್ತದೆ. ಗಡಿ ಪದರವು ಹಲ್ ಮೇಲ್ಮೈಯಿಂದ ನೀರಿನ ಕ್ಷೇತ್ರದ ಹರಿವನ್ನು ತಲುಪುವವರೆಗೆ ವಿವಿಧ ದರಗಳಲ್ಲಿ ಕತ್ತರಿಸುವಿಕೆಗೆ ಒಳಗಾಗುತ್ತದೆ. ಅಲೆಗಳನ್ನು ಮಾಡುವ ಪ್ರತಿರೋಧ (ಮುಖ್ಯ ಲೇಖನಃ ಅಲೆಗಳನ್ನು ಮಾಡುವ ಪ್ರತಿರೋಧ) ಯಾವುದೇ ಅಡೆತಡೆಯಿಲ್ಲದ ನೀರಿನ ಮೇಲ್ಮೈಯಲ್ಲಿ ಚಲಿಸುವ ಹಡಗು ಮುಖ್ಯವಾಗಿ ಹಡಗಿನ ಬಿಲ್ಲು ಮತ್ತು ಹಿಂಭಾಗದಿಂದ ಹೊರಹೊಮ್ಮುವ ಅಲೆಗಳನ್ನು ಹುಟ್ಟುಹಾಕುತ್ತದೆ. ಹಡಗಿನಿಂದ ಸೃಷ್ಟಿಯಾದ ಅಲೆಗಳು ವಿಭಿನ್ನ ಮತ್ತು ಅಡ್ಡವಾದ ಅಲೆಗಳನ್ನು ಒಳಗೊಂಡಿರುತ್ತವೆ. ಅಡ್ಡಿಪಡಿಸುವ ಬಿಂದುವಿನಿಂದ ಹೊರಕ್ಕೆ ಚಲಿಸುವ ಕರ್ಣೀಯ ಅಥವಾ ಓರೆಯಾದ ಶಿಖರಗಳ ಸರಣಿಯನ್ನು ಹೊಂದಿರುವ ಹಡಗಿನ ಹಿನ್ನೆಲೆಯಲ್ಲಿ ವಿಭಿನ್ನ ಅಲೆಗಳನ್ನು ಗಮನಿಸಲಾಗುತ್ತದೆ. ಈ ಅಲೆಗಳನ್ನು ಮೊದಲು ವಿಲಿಯಂ ಥಾಮ್ಸನ್, 1 ನೇ ಬ್ಯಾರನ್ ಕೆಲ್ವಿನ್ ಅವರು ಅಧ್ಯಯನ ಮಾಡಿದರು, ಅವರು ಹಡಗಿನ ವೇಗವನ್ನು ಲೆಕ್ಕಿಸದೆ, ಅವು ಯಾವಾಗಲೂ ಹಡಗಿನ ನಂತರದ 39° ಬೆಣೆ ಆಕಾರದಲ್ಲಿ (ಎರಡೂ ಬದಿಗಳಲ್ಲಿ 19.5°) ಇರುವುದನ್ನು ಕಂಡುಕೊಂಡರು. ವಿಭಿನ್ನ ಅಲೆಗಳು ಹಡಗಿನ ಮುಂದುವರಿದ ಚಲನೆಯ ವಿರುದ್ಧ ಹೆಚ್ಚು ಪ್ರತಿರೋಧವನ್ನು ಉಂಟುಮಾಡುವುದಿಲ್ಲ. ಆದಾಗ್ಯೂ, ಅಡ್ಡಲಾಗಿರುವ ಅಲೆಗಳು ಹಡಗಿನ ಉದ್ದಕ್ಕೂ ತೊಟ್ಟಿಗಳು ಮತ್ತು ಶಿಖರಗಳಾಗಿ ಕಾಣಿಸಿಕೊಳ್ಳುತ್ತವೆ ಮತ್ತು ಹಡಗಿನ ಅಲೆಗಳನ್ನು ಮಾಡುವ ಪ್ರತಿರೋಧದ ಪ್ರಮುಖ ಭಾಗವಾಗಿದೆ. ಅಡ್ಡಲಾಗಿರುವ ತರಂಗ ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಸಂಬಂಧಿಸಿದ ಶಕ್ತಿಯು ಅಲೆಗಳ ಹಂತದ ವೇಗ ಅಥವಾ ಗುಂಪಿನ ವೇಗದ ಅರ್ಧದಷ್ಟು ಚಲಿಸುತ್ತದೆ. ಈ ಶಕ್ತಿಯ ವೆಚ್ಚವನ್ನು ಹೊರಬರಲು ಹಡಗಿನ ಪ್ರಧಾನ ಚಾಲಕನು ವ್ಯವಸ್ಥೆಗೆ ಹೆಚ್ಚುವರಿ ಶಕ್ತಿಯನ್ನು ಹಾಕಬೇಕು. ಹಡಗುಗಳ ವೇಗ ಮತ್ತು ಅಡ್ಡಲಾಗಿರುವ ಅಲೆಗಳ ನಡುವಿನ ಸಂಬಂಧವನ್ನು ಅಲೆಗಳ ವೇಗ ಮತ್ತು ಹಡಗಿನ ವೇಗವನ್ನು ಸಮೀಕರಿಸುವ ಮೂಲಕ ಕಂಡುಹಿಡಿಯಬಹುದು. ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ (ಮುಖ್ಯ ಲೇಖನಃ ಸಾಗರ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್) ಹಡಗುಗಳನ್ನು ಹಲವಾರು ಶಕ್ತಿಯ ಮೂಲಗಳಿಂದ ಮುಂದೂಡಬಹುದುಃ ಮಾನವ, ಪ್ರಾಣಿ ಅಥವಾ ಗಾಳಿ ಶಕ್ತಿ (ಹಡಗುಗಳು, ಗಾಳಿಪಟಗಳು, ರೋಟರ್ಗಳು ಮತ್ತು ಟರ್ಬೈನ್ಗಳು), ನೀರಿನ ಪ್ರವಾಹಗಳು, ರಾಸಾಯನಿಕ ಅಥವಾ ಪರಮಾಣು ಇಂಧನಗಳು ಮತ್ತು ಸಂಗ್ರಹಿಸಿದ ವಿದ್ಯುತ್, ಒತ್ತಡ, ಶಾಖ ಅಥವಾ ಸೌರಶಕ್ತಿ ಸರಬರಾಜು ಮಾಡುವ ಎಂಜಿನ್ಗಳು ಮತ್ತು ಮೋಟರ್ಗಳು. ಇವುಗಳಲ್ಲಿ ಹೆಚ್ಚಿನವು ಹಡಗುಗಳನ್ನು ನೇರವಾಗಿ ಮುನ್ನಡೆಸಬಲ್ಲವು (ಉದಾಹರಣೆಗೆ. ಎಳೆಯುವ ಅಥವಾ ಸರಪಳಿಯಿಂದ), ಹೈಡ್ರೋಡೈನಮಿಕ್ ಡ್ರ್ಯಾಗ್ ಸಾಧನಗಳ ಮೂಲಕ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ. ಒರೆಗಳು ಮತ್ತು ಪ್ಯಾಡಲ್ ಚಕ್ರಗಳು) ಮತ್ತು ಹೈಡ್ರೋಡೈನಮಿಕ್ ಲಿಫ್ಟ್ ಸಾಧನಗಳ ಮೂಲಕ (ಉದಾಹರಣೆಗೆ. ಪ್ರೊಪೆಲ್ಲರ್ಗಳು ಅಥವಾ ಜೆಟ್ಗಳು). "ಫಿಶ್-ಟೈಲ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್", ರಾಕೆಟ್ಗಳು ಅಥವಾ ಮ್ಯಾಗ್ನೆಟೋಹೈಡ್ರೋಡೈನಮಿಕ್ ಪ್ರೊಪಲ್ಷನ್ನಂತಹ ಕೆಲವು ವಿಲಕ್ಷಣ ವಿಧಾನಗಳು ಸಹ ಅಸ್ತಿತ್ವದಲ್ಲಿವೆ. ವಿಲಿಯಂ ಫ್ರೌಡ್ ರೆಫೆರೆನ್ಸ್ ಇ. ವಿ. ಲೆವಿಸ್, ಆವೃತ್ತಿ, ಪ್ರಿನ್ಸಿಪಲ್ಸ್ ಆಫ್ ನೇವಲ್ ಆರ್ಕಿಟೆಕ್ಚರ್, ಸಂಪುಟವನ್ನೂ ನೋಡಿ. 2 (1988) ನೌಕಾ ವಾಸ್ತುಶಿಲ್ಪ