¿Por qué un barco no puede atravesar su propia ola?

Este artículo de wikipedia está escrito como la respuesta perfecta a su pregunta:

https://en.wikipedia.org/wiki/Hull_speed

Las respuestas que proporciona son:

Pregunta 1: Cuando la longitud de onda de la ola de proa es igual a la longitud del barco, la ola de proa interfiere constructivamente con la ola de popa, provocando olas más altas en la estela y, por lo tanto, más energía radiada en las olas y más resistencia.

Pregunta 2: Este efecto no es un "límite de velocidad" estricto en absoluto. De hecho, en comparación con la barrera del sonido en Mach 1 en aerodinámica, apenas se nota. La resistencia continúa aumentando por encima de la velocidad del casco, con solo un pequeño aumento en la tendencia de las formas de casco de barco más comunes.

Se trata del número de Froude . Ya se dice detrás del enlace de Respuesta de Duncan Harris;

El concepto de velocidad del casco no se utiliza en la arquitectura naval moderna, donde las consideraciones de la relación velocidad-eslora o el número de Froude se consideran más útiles .

Tus preguntas;

1) ¿Por qué ocurre este fenómeno cuando la longitud de onda de la ola y la eslora del barco se igualan?

Porque está tratando de agregar más "inercia" de la que puede absorber el "campo externo" (principalmente Gravedad). Esto lleva al efecto explicado por los comentarios de John Forkosh; a la nave comienza también a tratar de "superar con la gravedad". Agregar más inercia elevaría el barco y, dado que esta energía de elevación se disipa principalmente por la creación de olas, solo causa más pérdidas. En un caso teórico ideal, este "levantamiento" solo causaría que se "perdiera" algo de energía potencial hasta que se recupere cuando el barco se detenga. Pero como en la realidad el barco inicia un ascenso infinito, las pérdidas son extremas; hasta 5-10 veces más que en óptimo.

Pero esta explicación de Lifting es solo una simplificación. (Como mis publicaciones comúnmente se eliminan aquí, si no simplifico ...) ¡Este aspecto también funciona con aviones y submarinos! Entonces, lo que realmente sucede es que la nave comienza a transportar también el fluido circundante. Estos fluidos agregan la masa total transportada del buque, y sus flujos agregan pérdidas. La proa bulbosa es un ejemplo de cómo al agregar más en el casco, la resistencia se puede reducir hasta en un 15%. La razón principal por la que esta "bombilla" es buena es la estabilidad de flujo que proporciona cuando el barco está funcionando a la velocidad máxima. (Frude =1)

2) ¿Por qué un barco no puede atravesar su propia ola?

El único problema es la falta de potencia del motor. Como se dijo anteriormente, se necesita de 5 a 10 veces más potencia para elevar el barco hasta el planeo que para simplemente navegar a la velocidad número 1 de Froude. Es decir. Emma Maersk tiene una potencia de propulsión de 81 MW . Así que haga los cálculos y descubra que necesitaría una fuente de energía de 400-800 MW para obtener una mayor velocidad. Se trata de la cantidad de central nuclear típica. Así que es posible, simplemente no es realista.

Incluso una vez se construyó uno de esos barcos de carga rápidos; GTS Finnjet . Tenía la potencia de motor necesaria, pero en realidad usó esta potencia completa solo 10 años, antes de que ya fuera completamente imposible aceptar sus 16 000 litros/hora de consumo de combustible a plena potencia. Incluso Air-Plain's lo hace mejor con la comparación de tiempo de viaje, carga, tonelada y combustible utilizado. Nota; Este barco se ordenó justo antes de la crisis del petróleo de 1973.

Tenga en cuenta que cuando hace que la nave planee, agregar más velocidad no agrega demasiadas pérdidas y tampoco necesita mucha más potencia. Desde aquí puede encontrar relaciones de resistencia/peso frente a velocidad/longitud.

Los hidroalas funcionan con este principio. Su arrastre es aceptablemente pequeño, ya que realmente salen del agua a altas velocidades.

Los buques portacontenedores son largos simplemente porque intentan transportar tantas cajas (contenedores) como pueden.

En un momento, los buques portacontenedores en servicio de línea fueron diseñados y construidos para una velocidad relativamente alta, pero el aumento en los precios del combustible obligó a los propietarios a buscar barcos que operaran a velocidades más modestas. Incluso ahora, un exceso mundial de capacidad de transporte de contenedores ha obligado a los propietarios a adoptar la práctica de "navegar a baja velocidad" a pesar de que los precios del combustible han bajado en los últimos años para ahorrar dinero.

Mientras que los barcos alguna vez transportaron 4000-8000 TEU, los diseños más nuevos son capaces de transportar más de 19,000 TEU en un solo viaje.

En cuanto a navegar a través de su propia ola, un barco genera olas comenzando en la proa y continuando hasta la popa. Esta ola es una perturbación creada por el paso del casco a través del agua. Un barco no puede navegar a través de su propia ola más de lo que tú puedes correr más rápido que tu sombra.