Relatividad

Según la relatividad, un viento fuerte con una corriente despreciable es localmente idéntico a un viento despreciable con una corriente fuerte. Todos los veleros que existen hoy en día funcionarían bien en este nuevo entorno sin ninguna modificación. El problema es que navegarían en relación con la corriente.

Esto significa que si la corriente es de 30 nudos, en el velero se sentiría como si tuviera vientos de 30 nudos y podría navegar utilizando exactamente las mismas técnicas. La diferencia sería que, además de la velocidad de navegación normal que manejaba, hay un desplazamiento de 30 nudos en la dirección de la corriente.

con la corriente

Esta es bastante fácil. Cuando tratas de navegar con la corriente, en realidad estás tratando de navegar contra el viento. Hay muchos barcos que pueden navegar contra el viento a aproximadamente el 60% de la velocidad del viento.

( fuente )

En esta imagen podemos ver qué tan rápido puede viajar en aguas tranquilas con una velocidad y dirección de viento dadas. Básicamente, puede viajar más rápido hacia los lados, con casi el 100 % de la velocidad del viento (los barcos de alto rendimiento pueden superar el 100 % hacia los lados), alrededor del 55 % en ceñida y el 65 % en popa.

Luego, puede volver a agregar la velocidad actual, por lo que debería poder navegar en un velero normal a aproximadamente el 155% de la velocidad de la corriente cuando navega con la corriente.

Contra la corriente

Si repetimos las matemáticas de arriba, ahora se obtiene que navegaremos al 65 % de la velocidad a favor del viento (contra la corriente), pero luego, cuando sumamos la corriente, ahora vamos a una velocidad del -35 %. Uhh Oh... ahora estaríamos haciendo un progreso negativo.

Soluciones

solo trato

Si las corrientes cambian de dirección con la suficiente frecuencia, podríamos lidiar con eso. Si la mitad del tiempo estamos haciendo un 155 % de progreso y la otra mitad del tiempo estamos haciendo un -35 % de progreso, seguiríamos promediando un 120 % de progreso. Por lo tanto, aún podríamos llegar a nuestro destino más rápido que la velocidad promedio actual.

Hélices

Así que nos gustaría poder navegar a favor del viento más rápido que el viento. Suena imposible, pero en realidad ya hemos logrado algo similar: un coche de energía eólica que puede ir 2,86 veces la velocidad del viento . En el caso del automóvil, el viento que empuja la hélice le da empuje al automóvil para avanzar. Luego, las ruedas toman una parte de esta energía hacia adelante y la dirigen de regreso a la hélice para que sople hacia atrás. Esta energía adicional permite que el viento proporcione un empuje adicional, que luego entra en un ciclo de amplificación solo limitado por la fricción y la resistencia del viento (ya que el vehículo va más rápido que el viento, por lo que la red sopla en su contra)

Entonces podemos adaptar esta misma técnica a un bote, pero en lugar de ruedas necesitaríamos una hélice de agua. La idea sería que el viento empujara la hélice de aire impulsando el barco hacia adelante. Parte de esta energía hacia adelante sería absorbida por la hélice de agua que impulsaría la hélice de aire en acción, lo que nos daría más impulso para avanzar más.

Dudo que podamos lograr la increíble velocidad del viento de 2,86 veces, pero aún podemos lograr algo significativo utilizando la tecnología oldmill. Si esta tecnología funcionara bien, también podría usarse para navegar más rápido contra el viento, invirtiendo las relaciones de transmisión para permitir que la hélice del viento impulse la hélice del agua.

Vela de Alto Rendimiento

Resulta que en lugar de usar un velero terrestre típico, usas algo así como un bote de carreras de 18 pies, puedes navegar más rápido que el viento en casi cualquier dirección:

Con un barco como este no tendrías problemas para navegar corriente arriba. Me tomé la libertad de hacer un gráfico modificado de cómo se comportarían estos barcos en relación con tierra firme:

Por supuesto, esto probablemente requiere materiales modernos para lograrlo.

No puedes controlar tu dirección en un velero cuando solo hay una corriente. Los veleros solo pueden moverse en una dirección diferente a la que sopla el viento porque tienen una "segunda vela" debajo del agua, llamada quilla . La física real en un velero es un tema complejo. Pero la conclusión es:

Cuando la fuerza aerodinámica sobre la vela y la fuerza hidrodinámica sobre la quilla actúan en diferentes direcciones, entonces el velero puede moverse en una dirección que no es ninguna de las dos.

Sin embargo, cuando la velocidad del viento sobre la tierra es 0 pero estás a la deriva en una corriente muy rápida, entonces realmente sientes una corriente de aire solo por tu movimiento. Esa corriente de aire se puede utilizar para maniobrar a vela. No obtendrás mucha velocidad y ciertamente no podrás navegar corriente arriba, pero podría ser suficiente para saltar de una corriente a otra diferente que va en una dirección diferente.

Sería como navegar, pero al revés. La navegación normal está explotando las corrientes de aire en el agua estacionaria. En su universo, estaría explotando las corrientes de agua en el aire estacionario.

Remo

Si no tienes motores, vuelve a tener buenos músculos, como solían hacer los egipcios y los romanos. La única alternativa es que si de alguna manera hay otra especie marina lo suficientemente inteligente que pueda ser entrenada, podrías usar esos animales para tirar del barco a lo largo de los mares.

EDITAR: NIVEL DE TECNOLOGÍA

En la Tierra, los primeros barcos propulsados ​​por vapor en funcionamiento aparecieron en el siglo XVIII, pero eran prototipos propensos a averiarse en poco tiempo (a menudo menos de una hora).

Recién en el siglo XIX aparecieron los primeros verdaderos barcos de vapor. Y eran asuntos hechos más para cruzar ríos que océanos. Por supuesto, dada la presión de obtener un barco de vapor lo más rápido posible sin otras opciones disponibles, es razonable que el motor de Watt se conciba incluso dos siglos antes que en la Tierra.

NOTA: Las chimeneas no pueden ser tubos verticales, o cuando las enciendes, lo primero que haces es cubrir el barco con hollín. Ew. Creo que deberían tener la forma de tubo de escape de un coche, horizontales con los agujeros en la popa y filtros adicionales para recoger el hollín y vaciarlo en el mar. (sí, muy poco ecológico, pero cualquier civilización en su primera invención hará daño ecológico antes de mejorar sus transportes)

Otras consideraciones para este mundo

La ausencia total de viento implica que cualquier tipo de bolsa de gas se dispersará por su propia presión a lo largo de la superficie, o se elevará de acuerdo con su peso, pero limitado por la presión que encuentre.

En otras palabras, una columna de gas volcánico seguirá cayendo verticalmente sobre sí misma (después de que la fase principal de la erupción haya disminuido) y seguirá extendiéndose alrededor del volcán, envenenando permanentemente un área en crecimiento hasta que se pierda mucha más tierra durante mucho, mucho tiempo. hora.

Cualquier humo causado por las actividades de la gente (cloacas, productos químicos, incluso los desechos animales en las calles y en la granja) se quedará donde está, contaminando progresivamente el área hasta el punto de asfixia.

Todo el aire caliente permanecerá donde está, en pilares que harían que volar para las aves sea casi imposible. Para poder volar, un animal debe ser como una manta gigantesca con tejidos de baja densidad y enormes membranas flexibles para atrapar todas las corrientes térmicas que pueda en un solo movimiento.

Las plantas que necesitan polinizadores necesitarían mamíferos terrestres para cubrirse con su polen. Estos mamíferos podrían parecerse a pequeños canguros para que puedan saltar más rápido en un campo y esparcir las cosas buenas.

En una buena nota, los virus y las bacterias que necesitan corrientes para moverse se quedarían donde están junto con sus víctimas. Una vez que se consumen sus presas, volverán a un estado esporal para ser transportados por animales que pasan o personas desprevenidas.

Las plantas altas también serían muy diferentes: para transmitir ADN y advertirse de ataques biológicos, estarían conectadas entre sí en una espesa red de enredaderas, que también servirían para reforzarse mutuamente con alimento. Y la gente podría usar las enredaderas como caminos en este nuevo ecosistema de nivel superior.

Los pantanos serían ollas de CO2 venenoso puro sin diluir y otros gases desagradables.

Los desiertos durante el día serían aún más sofocantes sin ninguna brisa que dispersara el calor. presumiblemente, incluso serían más calientes.

Los lagos, bueno... ¡apestarían! No es que su agua no sea potable, pero no querrás quedarte en un lugar que apesta a peces muertos y algas muertas.

Por supuesto, no querrá aventurarse en un cañón sin una máscara antigás, a menos que le gusten sus depósitos de CO2.

Además, ¡los humanoides se parecerían mucho a Voldemort! En palabras sin corriente, ninguna especie necesita más el sentido de los olores transportados por el viento. Podían respirar a través de branquias que también servirían como purificadores de aire.

Las papilas gustativas de cada especie serían extremadamente más refinadas para distinguir lo tóxico de lo comestible. Posiblemente, la lengua estándar se parecería más a la de una serpiente.

Los depredadores deben confiar en la visión aumentada para cazar mejor. En lugar de rastros de olor, liberan una sustancia que deja una marca visible por la noche.

Solo se me ocurre una razón por la cual este mundo no se reduce a una pesadilla infernal recubierta de polo a polo por una capa de pesados ​​gases tóxicos, y esa razón es: Bacterias. Una forma de microvida evolucionó para comerse todas las cosas desagradables y arrojar oxígeno las 24 horas del día, los 7 días de la semana. En tierra, aparecerían como plantas, en el agua como una espesa presencia de plancton sacrificada por los peces para que no convierta los océanos en una sopa.

Navegar en cualquier dirección que no sea directamente a favor del viento es un ejercicio para equilibrar la resistencia del viento con la resistencia del agua. Dado que el viento no aplica una fuerza tan grande en su embarcación, necesita velas más grandes en relación con el tamaño del casco sumergido.

Para moverse únicamente con la corriente, no tiene que hacer ningún cambio en el diseño de su casco, sin embargo, no se moverá de manera controlada, para tener el control de una embarcación debe tener movimiento en relación con el agua o de otra manera ejercer una fuerza sobre su embarcación en relación con el agua.

Las corrientes no son simples flujos laminares. Hay áreas de flujo más débiles y más fuertes, hay remolinos donde el flujo efectivamente corre hacia atrás.

En un río recto que fluye constantemente, el flujo será más fuerte en el centro y más débil hacia los bordes. En un recodo de un río, el flujo será más fuerte en el exterior del recodo y más débil, hasta el punto de formar un remolino en el interior. Los ríos anchos y poco profundos tienen un flujo más lento que los ríos angostos. Las obstrucciones en el río provocarán un flujo más rápido alrededor (y sobre) la obstrucción y un remolino con flujo hacia atrás detrás de ella.

Lo que todo esto significa a largo plazo es que con solo remar o remar un mínimo, puede tener un control considerable de una embarcación sin tener que impulsar constantemente su movimiento.

Considere el evento competitivo de slalom en canoa . Visualmente se ven poderosos remeros con una pala grande en la mano luchando contra la corriente para pasar a través de las puertas en un orden dado lo más rápido que puedan. Sin embargo, no están luchando contra la corriente, están montando la corriente, esquivando dentro y fuera, encontrando flujos y remolinos más fuertes y más débiles según lo necesiten. Las compuertas "aguas arriba" no están contra el flujo, sino en remolinos donde el flujo corre hacia atrás, luego hacia el flujo más fuerte para volver a la velocidad. Ganar no está en luchar contra el agua, sino en leer mejor el flujo y usar el agua para su ventaja.

Lo mismo ocurre con las corrientes oceánicas, no son cosas simples, se mueven y se arremolinan alrededor de islas y continentes. Hay una forma correcta y una incorrecta de navegar alrededor del mundo como resultado de todo esto. Obtener las corrientes correctas hace una gran diferencia en la velocidad de un cruce.

Todos tus barqueros serán expertos lectores de actualidad, dónde estar y dónde no estar y cómo colocar sus barcos para recorrer sus rutas.

Me temo que tu sugerencia de velas enormes no funcionará por un par de razones:

1. Ingeniería. Los barcos del siglo XVII tenían mástiles de madera, y simplemente no podrías hacer un mástil de madera lo suficientemente grande para tus propósitos.
2. La física también está en tu contra aquí. Para que esto funcione, la fuerza ejercida por el aire tiene que ser similar a la ejercida por el agua (no necesita detener su movimiento a favor del viento, por así decirlo, solo redúzcalo lo suficiente como para poder avanzar hacia su destino) . El problema es nuestro viejo amigo.$F=MA$- el agua es alrededor de 800 veces más densa que el aire, por lo que (suponiendo velocidades aproximadamente iguales a través del agua y el aire) necesitaría varios cientos de veces más área de vela que el área expuesta bajo el agua. Desafortunadamente para usted, los barcos desplazan una buena cantidad de agua y, por lo tanto, tienden a tener una gran área submarina. Mira esta imagen de un galeón:

Si bien el diseño, por supuesto, cambiaría, el volumen del casco probablemente se mantendrá bastante constante.

Entonces, ¿qué podemos hacer en su lugar?

Anclaje

Esta es una buena idea, y los marineros ya la utilizan. Es normal intentar viajar 'con la marea' para aumentar la velocidad sobre el suelo. Donde esto podría caer es en la profundidad de sus océanos. Existen límites prácticos para el límite de la cadena del ancla que puede transportar, y si su barco se encuentra en algún lugar más profundo de lo que puede anclar, podría tener problemas.

Remo

Esta es una buena solución de baja tecnología y en su mundo podría funcionar incluso mejor que en la Tierra: uno de los grandes inconvenientes de las galeras es que necesitan ser largas y livianas para funcionar bien, lo que significa que no pueden manejar cosas duras. mares Afortunadamente para ti, la ausencia de vientos significa que tus mares deberían estar excepcionalmente tranquilos. Los humanos se cansan de remar largas distancias, pero la gente ha remado a través del Atlántico , por lo que definitivamente es factible.

Cintas de Correr, Hélices y Ruedas de Paletas

Los barcos propulsados ​​por ruedas de paletas (piense en los vapores de paletas y los hidropedales), como las galeras, luchan con mares agitados; es por eso que tiende a ver los vapores de paletas solo en ríos o lagos en el mundo real. Aquí, no tenemos tal problema.

La cinta de correr ha existido desde la época de los romanos: simplemente podemos conectar un par de ellas a las ruedas de paletas en el costado de nuestro barco y hacer que las personas (o animales) caminen en ellas (esto ya se ha hecho ). Esto tiene la ventaja de ser un mecanismo razonablemente simple y permite a las personas impulsar la nave con las piernas en lugar de con los brazos. Los seres humanos son increíbles caminantes de resistencia, por lo que esto debería ser mucho más fácil para su tripulación que remar.

Algo más complejo sería usar una cinta de correr para impulsar una hélice; estos son más eficientes, pero necesitarían más ingeniería para funcionar.

desarrollo de vapor

El desarrollo de las máquinas de vapor cubre aproximadamente el mismo período que está buscando: Jerónimo de Ayanz y Beaumont tenía una máquina de vapor trabajando en una mina de plata en 1611 y la Máquina Atmosférica de Newcomen data de 1712.

Dado esto, y los beneficios enormemente aumentados del desarrollo de la locomoción a vapor para barcos, no es descabellado pensar que estas máquinas de vapor se habrían utilizado en barcos mucho antes de lo que fueron en la historia: el primer barco a vapor fue construido en 1704 por Denis Papín . El uso generalizado de unidades mecánicas (aunque impulsadas por humanos) también aceleraría este desarrollo.

Como marinero aficionado:

Navegar usando la marea

Como decía Philipp, navegar aprovecha la energía cinética del aire con respecto al agua. Si el aire está fijo con respecto a la tierra mientras el mar se mueve con respecto a ella, habrá viento relativo al ir a la deriva con la corriente. Si el aire en movimiento tiene una densidad distinta de cero, entonces tendrá impulso y, por lo tanto, energía explotable.

Como ejemplo, la técnica práctica de navegación de 'inclinación a sotavento' utiliza el efecto del viento relativo inducido por las mareas para aumentar la velocidad respecto al suelo a barlovento cuando se navega a través de una vía de marea. Para obtener una explicación, consulte, http://www.pbo.co.uk/seamanship/nav-nutshell-lee-bowing-defined-41887 .

Anclaje en un canal de marea

¡No retrocedas!

Como supuso, el fondeo (incluso en aguas relativamente profundas) es práctico y útil cuando está en calma en una marea adversa. Es mucho mejor detenerse que retroceder.

'Cortar'

Cuando está anclado en un canal de marea, es posible 'desviarse' hacia un lado usando el timón para inclinar la quilla hacia la corriente. Esto es un poco como volar una cometa, pero de costado. A continuación, puede soltar otra ancla, levantar la primera y repetir el proceso.

En la práctica, puede ser más fácil contar con una ayuda tierna para izar el ancla desde la que se está esquivando, utilizando una línea de 'viaje'.

La esquila (una vez) es útil cuando se navega en balsa hasta otra embarcación anclada.

¿Cizallamiento continuo y controlado?

Ahora, la parte inteligente: si pudiéramos arrastrar de forma controlada el ancla de la que estamos esquivando, entonces no necesitaríamos el proceso de paso y repetición. Lo que queremos es una especie de atadura submarina que resista el movimiento lateral (con la corriente) pero que permita el movimiento a través de la corriente. En su forma más simple, un ancla de hongo con su vástago doblado y su disco libre para girar podría ser el truco cuando tiene un fondo liso y arenoso.

Dado que esto debería funcionar, me sorprendería si esto no se ha intentado en alguna parte.

Conclusión

El movimiento relativo implica energía explotable. El aire contra el agua es navegar. El agua versus la tierra es práctico pero rara vez se emplea.

He utilizado la proa a sotavento, el fondeo para contener la marea y la cizalla (a través de un ángulo relativamente pequeño) mientras navegaba en embarcaciones pequeñas en el Canal de la Mancha/la Mancha.

Sí, se podría dar la vuelta a un velero y generar sustentación a partir de las corrientes.

La vela no funciona porque el viento empuja las velas. Funciona creando diferenciales de presión que succionan el barco hacia adelante. Tú controlas la dirección del barco con las 4 láminas (o más): la principal, el foque, la quilla y el timón.

La mayoría de los barcos solo tienen una lámina ajustable debajo del agua: el timón, pero es perfectamente posible diseñar un barco en el que la quilla también gire.

En tu barco, el diferencial de presión de las velas vendría del viento aparente , la fuerza que sientes en tu cara cuando conduces con la ventanilla bajada. Esta fuerza se equilibraría con el diferencial de presión creado por la quilla y el timón, moviendo su barco hacia adelante.

Es difícil saber qué tan rápido podría ir: en la mayoría de los lugares del océano, es raro ver una corriente que supere los 2 nudos, pero hay lugares donde las corrientes suben a 17 nudos.

Como se menciona en algunas respuestas, la clave está en la diferencia de velocidad entre el agua y el aire.

Pero en tu mundo no puedes, así que necesitas explotar la diferencia de velocidad entre el agua y el agua. Para esto, necesita múltiples contactos con el agua, y hay dos soluciones para esto:

• Un barco con múltiples quillas, algo así como un trimarán pero probablemente con más quillas y extremadamente grande. Algunas quillas permanecerán en el centro de la corriente donde el flujo es más fuerte, algunas permanecerán lejos del centro o incluso fuera de la corriente. De esta forma, cambiando el área bajo el agua de algunas quillas, por ejemplo usando aletas, puedes cambiar el equilibrio de fuerzas y hacer que el barco gire.

• La otra solución también aprovechará la diferencia de velocidades entre el interior y el exterior de la corriente, no utilizando un solo barco, sino utilizando una flota de pequeños barcos conectados entre sí.

En ambos casos, las quillas o embarcaciones en el centro de la corriente actuarán como motor, arrastrando a toda la embarcación o flota, y las quillas o embarcaciones en aguas más lentas actuarán como timón, aumentando y disminuyendo la superficie sumergida o cambiando sus direcciones, tirando así del barco o flota a un lado u otro de la corriente.

Espero que sea lo suficientemente claro para darle una pista. Por cierto, hola Stack, este es mi primer mensaje aquí :)

Editar :

Otra idea para usar velas enormes: si tus corrientes son muy rápidas, en lugar de construir velas sostenidas por un mástil pesado, puedes transformarlas en cometas para que se sostengan solas en el aire una vez que el barco sea lo suficientemente rápido. Por lo tanto, puede tener un área más grande para el mismo peso, pero debe ir lo suficientemente rápido para mantenerlos en el aire.

También se pueden utilizar globos aerostáticos que también se sostienen solos, pero implica la necesidad de generar aire caliente.

Es una cuestión de tecnología.

Un velero moderno de la Copa América puede moverse fácilmente contra la corriente sin viento. Aquí está el enlace a los diseñadores discutiéndolo:

https://www.youtube.com/watch?v=WBG1g8s3BT0#t=8m40

El ejemplo que cita está en el río Amazonas con una corriente de 12 nudos. Específicamente, afirma que el bote podría moverse contra la corriente al doble de esa velocidad.

Sin embargo, su requisito de que el nivel de tecnología en su mundo sea del siglo XVII probablemente descarte tales diseños, debido a la falta de material (fibra de carbono) necesario para construir las láminas, de modo que el barco pueda levantarse del agua.

Dicho esto, puede ser posible construir un barco con tecnología del siglo XVII que pueda navegar más rápido que la velocidad real del viento debido al viento aparente:

http://www.boatsafe.com/kids/bramp1099.htm

Sin embargo, en su escenario, esto seguiría siendo relativo al movimiento del agua, por lo que probablemente lo mejor que podría hacer sería moverse más rápido (1.5x) que la corriente en una trayectoria terrestre real de aproximadamente 45 grados desde la dirección del flujo * *.

Si las corrientes son predecibles, esta cantidad de control puede ser suficiente para planificar/navegar entre islas.

**- Estoy usando un ángulo de bote de aproximadamente 75 grados con respecto al flujo y una velocidad a través del agua de aproximadamente el 130 % del flujo actual, lo cual es consistente con el segundo enlace.