Mejores remos o ruedas de paletas impulsadas por "remeros".

Sin vapor, las únicas fuentes de energía disponibles en mar abierto son los músculos, el viento y la magia. Y has descartado el viento y la magia, así que...

(Bueno, para ser justos, también hay energía de las olas, pero si no hay mucho viento, tampoco habrá muchas olas, y la energía de las olas no te llevará a 9 nudos, y mucho menos dieciséis.)

Entonces, debes usar la fuerza muscular y descubrir cómo hacerlo de manera más eficiente que tener filas de tipos tirando de los remos. O al menos, más eficiente que filas de muchachos en un trirreme tirando de remos.

Los trirremes tenían asientos fijos para los remeros. Eso no es óptimo. Los botes de carreras modernos y las máquinas de entrenamiento de remo tienen asientos deslizantes, de modo que el remero puede comprometer esencialmente todos los músculos de su cuerpo para mover el remo; comienza enrollado, con los brazos extendidos, con el asiento hacia adelante, y luego simultáneamente empuja hacia atrás con las piernas (moviendo el asiento), se inclina hacia atrás con el torso y tira con los brazos. Por lo tanto, probablemente podría aumentar significativamente su velocidad máxima simplemente agregando asientos deslizantes.

Sin embargo, mover un remo en realidad desperdicia bastante esfuerzo en la espalda. Toda la energía utilizada para mantener el remo fuera del agua y devolverlo a su posición inicial se desperdicia. Entonces, si pudiera encontrar una manera de evitar eso, podría obtener velocidades más altas incluso sin una participación muscular máxima.

Las ruedas de paletas te dan eso. No tienen ningún golpe de recuperación. No pude encontrar ninguna referencia que compare directamente la eficiencia de las paletas con los remos dada la misma potencia de entrada, pero las ruedas de paletas son generalmente menos eficientes que las hélices, y los remos modernos pueden ser casi tan eficientes como las hélices (aunque, consulte Una aplicación de la propulsión de paletas a una embarcación de alta velocidad ; es muy posible que el bajo rendimiento relativo de las ruedas de paletas se deba a que dejamos de desarrollar la tecnología antes de su punto máximo), por lo que los remos podrían seguir siendo la mejor opción... pero las ruedas de paletas podrían ganar si te permiten obtener una potencia de salida más constante de tus "remeros".

Teóricamente, podría simplemente reemplazar los remos con manivelas y aún usar remeros en asientos deslizantes para tirar de ellos y hacer girar una rueda de paletas. Sin embargo, no estoy seguro de que ese sea realmente el mejor uso de la "máquina completa" (partes mecánicas + plantas de energía humana), además de ser algo complicado. El enfoque más simple sería hacer que sus "remeros" corran en ruedas de rodadura, que pueden estar directamente (o casi, tal vez con una relación ligera de engranaje / polea) acopladas a las paletas de transmisión. Eso haría un uso óptimo del cuerpo humano para la producción de potencia mecánica sostenida (¡después de todo, estamos desarrollados específicamente para carreras de larga distancia de alta resistencia!), aunque sacrifica parte de la potencia potencial que los remos pueden extraer de los músculos del brazo.

Puedes usar la fuerza muscular e ir muy rápido. Pero no los músculos humanos.

http://www.nmfs.noaa.gov/pr/species/mammals/whales/killer-whale.html Cualquiera que haya visitado Sea World habrá quedado impresionado de que se pueden entrenar animales marinos muy grandes y poderosos. Una manada de orcas podría tirar fácilmente de un bote a gran velocidad. Siento que vi 2 ballenas con aros en la nariz tirando de un entrenador en un bote pequeño pero no puedo encontrar una imagen. Una orca sin carga puede nadar a 35 mph. Su gente tiene ballenas asesinas domesticadas (o falsas asesinas, o ballenas piloto, o ballenas de aleta si quiere más genialidad. O tal vez una mezcla). Equipos de ballenas tiran de los barcos como carros.

Si desea más variedad, puede incluir algunas focas gigantes haciendo el servicio de carro. Las focas leopardo son inteligentes, crecen hasta 9 pies de largo y son tan rápidas como las orcas. https://oceanwide-expeditions.com/to-do/wildlife/leopard-seal

http://honesttopaws.com/wp-content/uploads/sites/5/2016/05/leopard-seal.png

Peces grandes, sirenios, calamares gigantes: para una obra de ficción, podría usar cualquiera de estos. Tus barcos serán rápidos y será impresionante.

Estás subestimando el valor de los remos.

Los barcos impulsados ​​por remos fueron más rápidos que los barcos impulsados ​​por velas durante toda la historia registrada. Si no lo fueran, no se habrían utilizado una vez que se inventaron las velas. En la ocasión, en excelentes condiciones de navegación, con un barco especialmente diseñado (es decir, un clíper), un velero podría alcanzar hasta 15 nudos, o incluso más. Pero esto no era típico.

El Mayflower promedió 1,7 nudos en su viaje de 66 días a través del Atlántico en 1620. La Biblioteca Real de Greenwich dice que el estudio de copias antiguas de Lloyd's List arroja tiempos de Liverpool a Nueva York de alrededor de 21-29 días; o 4-6 nudos. Esto fue en 1818-1832; justo antes de que los primeros barcos de vapor entraran en funcionamiento.

Si todo lo que tiene que batir son 4-6 nudos, puede hacerlo con remos. Simplemente es más caro alimentar y albergar a tantos esclavos, y reduce el espacio de carga y el peso.

¿Qué pasa con una serie de corrientes de agua superficiales conocidas (o desconocidas)?

Las corrientes superficiales podrían mapearse o vincularse a un ciclo lunar y ser fácilmente utilizadas por una sociedad. Parece que estás apuntando a una sociedad isleña que sea militarmente poderosa, por lo que sus islas podrían estar en una encrucijada o nexo de corrientes. Desde esa ubicación geográficamente superior podían mantener fácilmente el comercio y el poder militar.

No permite viajes rápidos fuera de las corrientes, pero creo que puede adaptarse mejor a sus necesidades tecnológicas.

Cambia tus cascos

La forma del casco es uno de los compromisos interminables del diseño de embarcaciones. Puedes elegir entre ancha y estable, larga, estrecha y rápida, corta y maniobrable, robusta y de gran capacidad. Hay otras opciones, puedes tener barcos rápidos largos y anchos, catamaranes y trimaranes. Estos multicascos son significativamente más rápidos y estables que los barcos monocascos equivalentes, lo que les falta a cambio es maniobrabilidad.

No es un concepto desconocido en el período, pero fue utilizado principalmente por los polinesios y las tribus que usaban canoas con estabilizadores en lugar de las escalas más grandes que ahora usamos en los diseños.

Una nación que usa multicascos de remos fácilmente podría superar a una marina que usa veleros monocasco en una región con vientos bajos y con aparejos equipados, aún sería más rápido en el agua a vela. ( http://www.hokulea.com/ )

Una mejora de la respuesta de Logan R. Kearsley sería que los hombres se sentaran en bicicletas estacionarias conectadas a ejes que hacen girar hélices. Un eje metálico que haga girar hélices metálicas sería más fuerte y resistente que un juego de ruedas de paletas de madera que se dañan fácilmente con las fuertes olas en el mar.

Los barcos y botes de ruedas de paletas impulsados ​​por el hombre fueron utilizados durante cientos de años por los chinos, y hasta donde yo sé, se utilizaron principalmente en ríos y lagos y cerca de las costas. No soy un experto en la historia naval china, pero que yo sepa, los barcos de ruedas de paletas impulsados ​​por el hombre no se usaron mucho en el mar.

http://www.cogandgalley.com/2009/10/chinese-paddle-wheel-ships.html 1

Hubo un uso masivo tanto de ruedas de paletas como de hélices de tornillo en los barcos de vapor del siglo XIX y el resultado de décadas de comparación es que las ruedas de paletas se eliminaron gradualmente para los barcos oceánicos y se reservaron para los barcos fluviales. Tanto las ruedas laterales como las ruedas de popa se usaban para los barcos fluviales, pero los barcos oceánicos parecen tener ruedas laterales o hélices usadas casi en su totalidad.

Además, las ruedas de paletas de madera eran fáciles de dañar en la batalla. Y los buques de guerra del siglo XIX descubrieron que las ruedas de paletas montadas lateralmente interrumpían las largas filas de puertos de armas en sus cubiertas de armas. Finalmente, los muchos cañones más pequeños en las cubiertas de cañones y que sobresalían a través de los puertos de cañones fueron reemplazados por cañones mucho menos y muchas veces más potentes en torretas de cañones sobre la cubierta principal. Después de eso, las ruedas laterales no tendrían armamento limitado del barco. Pero para entonces los barcos estaban mucho más avanzados que el requisito de la "edad de la vela" y se habrían inventado las máquinas de vapor.

Por lo tanto, los barcos de hélice impulsados ​​por el hombre pueden ser superiores a los barcos de rueda de paletas impulsados ​​​​por el hombre.

Y se debe dar cierta consideración a los barcos propulsados ​​por animales domésticos.

Los barcos de remos son la solución antigua, pero dejan mucho que desear. Las galeras antiguas requerían muchos remeros habilidosos en un espacio bastante pequeño para generar suficiente energía para alcanzar velocidades de sprint o ejecutar maniobras complejas. Esto deja muy poco espacio para los suministros, que es una de las razones por las que las galeras de remos rara vez navegaban fuera de la vista de tierra y varaban de noche, para que las tripulaciones pudieran salir y buscar agua dulce, realizar funciones corporales, etc.

Trirreme de la antigua Grecia

Con el fin de maximizar la eficiencia de la fuerza muscular, la nave también se construyó de forma muy ligera, casi como un proyectil de carreras moderno. Barry Strauss, en su libro " Salamis ", sugiere que los trirremes se construyeron con tanta ligereza que los infantes de marina griegos a bordo permanecieron sentados en la cubierta durante la batalla para evitar que el barco volcara.

La visión moderna de galeras pesadas y pesadas que utilizan remeros esclavizados es más reciente. La conquista española del Nuevo Mundo permitió que grandes cantidades de monedas de plata entraran en circulación, desatando una ola de inflación. Los remeros expertos eran demasiado costosos de mantener, por lo que los españoles comenzaron a impresionar a los criminales y esclavos como remeros, usando las galeras como gigantescas plataformas de artillería y llenando las cubiertas superiores con tropas. (Como contrapartida, la Serenìsima Repùblica Vèneta retuvo hábiles remeros, usándolos como tropas adicionales al abordar barcos enemigos).

Maqueta de una galera veneciana del siglo XVI.

En cuanto a su pregunta, el erudito Leonardo da Vinci había esbozado varios inventos a finales de 1400 que anticipan los modernos barcos y barcos autopropulsados. Por ejemplo, diseñó un mecanismo de engranajes para proporcionar una ventaja mecánica para impulsar una rueda de paletas (la imagen no está clara si se supone que hay una cuadrilla para hacer girar esto o un resorte enrollado):

Rueda de paletas de Leonardo

Por supuesto, Leonardo también consideró aplicaciones navales, incluidas una cañonera y un submarino:

cañonera de leonardo

Submarino de Leonardo. Las bolsas controlan la flotabilidad y un par de aletas en la parte trasera proporcionan propulsión.

El mayor problema antes de la revolución industrial es que, si bien puede tener ruedas de paletas o aletas mecánicas, la densidad de energía de los humanos o el almacenamiento de energía mecánica (resortes) es limitado, lo que limita su alcance y capacidad para mantener las operaciones.

Naves de rotor . Una nave de rotor es un tipo de nave diseñada para utilizar el efecto Magnus para la propulsión. El barco es propulsado por grandes rotores verticales, a veces conocidos como velas de rotor.

Este método de propulsión podría ser utilizado por una sociedad de cualquier nivel tecnológico, ya que no requiere nada más que la habilidad de girar los tubos.

Armar remos como propulsión y catamarán como diseño de casco.

Los dos cascos combinados también suelen tener una resistencia hidrodinámica menor que los monocascos comparables, lo que requiere menos potencia de propulsión de las velas o los motores. La posición más amplia del catamarán en el agua puede reducir tanto la escora como el movimiento inducido por las olas, en comparación con un monocasco, y puede generar estelas reducidas.

A velocidades bajas a moderadas, el casco de un catamarán ligero experimenta una resistencia al paso por el agua que es aproximadamente proporcional al cuadrado de su velocidad. Un monocasco de desplazamiento, en comparación, experimenta una resistencia que es al menos el cubo de su velocidad. Esto significa que un catamarán necesitaría cuatro veces más potencia para duplicar su velocidad, mientras que un monocasco necesitaría ocho veces más potencia para duplicar su velocidad, partiendo de una velocidad lenta.

Si su interés está en los buques de guerra en lugar de los buques de carga, entonces puede salirse con la suya con un diseño que no necesita permitir cambios muy grandes en el desplazamiento, y por eficiencia (por lo tanto, velocidad y resistencia) y estabilidad (por lo tanto, una plataforma de tiro estable) ofrezco usted el diseño de embarcación de casco doble de área de hidroavión pequeño .

Dos cascos sumergidos hidrodinámicos proporcionan flotabilidad, con bajos niveles de resistencia inducida por las olas en un rango de velocidades. ¿Impermeabilización por relleno de espuma?

Para la propulsión, absolutamente no se puede superar a las hélices, y la profundidad del casco SWATH ayuda a reducir la cavitación debido a un diseño deficiente. Si su tecnología está a la altura, puede tener potencia de pedal y tal vez un sistema de almacenamiento de energía (¿neumático?) Para dar esa pequeña explosión extra de potencia de embestida.

Francamente, ni los remos ni las palas serán nunca tan eficientes como una hélice, y un casco de desplazamiento (del cual un catamarán es solo una variante) siempre sufrirá una mayor resistencia a las olas y una menor estabilidad.

Alas.

Si las velas pueden girar libremente sobre el eje vertical, pueden usarse como abanicos o alas y propulsar el barco. Esto podría hacerse fácilmente en windsurf, incluso si la vela no está realmente optimizada para hacer eso (mover la vela en el upbeat siempre ha sido un dolor, al menos para mí; la mitad de la energía se desperdicia, o esa es la impresión de todos modos).

Si tuviera una vela de doble o triple bisagra, podría simular mejor el movimiento de 'cola de pez' de un ala y hacer un mejor uso de la potencia.

El ala evoluciona de forma natural desde simplemente batir una vela normal para maniobrar con poco viento, a una vela que lo hace dos veces mejor al poder 'colar', a una vela que bate más o menos como un murciélago.

Sin embargo, cuando hay un poco de viento, el barco es capaz de aprovecharlo al máximo.

Sin embargo, la energía necesaria para navegar sin viento aún tendría que provenir de golems; con las tablas de windsurf, el "motor" tiene el mismo peso que el barco o más, y esto no cambiaría mucho al aumentar la escala. Por lo tanto, usar el poder del hombre o de la bestia sería casi seguro que sería inviable.

Realmente no importa.

Esto realmente no se ha abordado en otra pregunta, aunque han proporcionado muchas opciones.

Lo que quiero decir es que cualquier avance será reflejado por cualquier poder naval en su mundo. O al menos debería serlo. Entonces, incluso si solo tiene remos ineficientes, probablemente todos los tendrán. Si tienes remos motorizados Golmn, todos los tendrán. Eso, por supuesto, suponiendo que la falta de viento afectará a todos en igualdad de condiciones.

Supondremos por esto:

Imagina ahora una potencia naval que habita una isla que definitivamente no es ventosa

Significa que las áreas alejadas de la isla son normales. Y que la falta de tecnología hace que la vela siga siendo un método viable de propulsión fuera de la isla.

Ahora, imagina atacar a la nación insular. ¿Usarías un barco solo de vela? Probablemente no esté bien, por lo que usaría la que sea actualmente la mejor opción. Si fuera a atacarlos y tuviera barcos de remos y ellos tuvieran botes de remos y le quitaran el alquitrán a su armada, la próxima vez probablemente tendría sus propios botes de remos. Si los isleños tuvieran diseños de casco más eficientes, lo vería y copiaría rápidamente el diseño.

Básicamente sería una carrera armamentista. Bueno, suponiendo que la isla fuera lo suficientemente valiosa. De lo contrario, simplemente los evitarías.

Tanto desde el punto de vista de la defensa como del ataque, hay algunas consideraciones que hacer.

• Los forasteros necesitarían naves de doble propulsión para atacar.
• Los isleños necesitarían barcos de doble propulsión para atacar
• Los forasteros podrían defenderse solo con barcos a vela.
• Los isleños podrían defenderse solo con barcos sin motor de vela

Los barcos que tienen que ser tanto de vela como de no vela están en desventaja frente a los que tienen un solo método de propulsión. En general, habría menos espacio para las armas y menos espacio para los combatientes. No enviarías a tus remeros a tierra en un ataque porque si los mataran, toda la marina se perdería.

También asumo que navegar desde la isla a otra masa de tierra sería más eficiente a vela que a remo (por ejemplo)

De lo contrario, me gustan bastante algunas de las otras ideas.

Mi preferencia sería algo así como un barco de hélice propulsado por hámster. Pero en lugar de hámsters, usaría cualquier animal que sea el más ligero y rápido disponible y que preferiblemente solo se encuentre en la isla. Como avestruces o algún otro animal que se destaque en carreras de alta velocidad o larga resistencia.

Un punto interesante de la trama podría ser si los mejores corredores para impulsar los barcos solo existieran en la isla. Esto les proporcionaría una ventaja visual si pudieran mantener el control exclusivo de este recurso. También podría haber algunas cosas interesantes de espionaje.

De lo contrario, las cosas tenderán a alcanzar la paridad.

Una idea que tenía sobre la magia es si permite encantamientos. Entonces se puede usar magia que no implique la participación activa del lanzador de hechizos. Qué forma de encantamientos podría variar desde algún tipo de motor "mágico" hasta arneses para controlar bestias marinas. Incluso una jarra de viento o algo así (algo similar a esto se usó en Homers Odyssey)

Odiseo y su tripulación se quedaron con Eolo, un rey dotado por los dioses con los vientos. Le dio a Odiseo una bolsa de cuero que contenía todos los vientos, excepto el viento del oeste, un regalo que debería haber garantizado un regreso seguro a casa. Justo cuando Ítaca apareció a la vista, los marineros codiciosos abrieron ingenuamente la bolsa mientras Odiseo dormía, pensando que contenía oro. Todos los vientos volaron y la tormenta resultante hizo retroceder a los barcos por donde habían venido.

Eso me da otra idea extraña para una historia, ¿y si los magos encantaran la isla en secreto y robaran los vientos, solo para poder venderlos en pequeñas cantidades a la población... jajaja?

Si solo se trata de salir de la isla, podría tener largas cuerdas bajo el agua con enormes contrapesos sujetos a poleas más allá del estante. Estos contrapesos se jalarían hacia la isla cuando no se necesiten, y si necesitan salir de la isla rápidamente, simplemente podrían sujetar los barcos a una de las cuerdas y soltar los pesos para tirar de los barcos realmente rápido (dependiendo de la relación peso/resistencia). ) a mar abierto.

Si se trata entonces de navegar por el mar, una vela actual podría funcionar. Las corrientes se mueven a diferentes velocidades en diferentes profundidades marinas, por lo que, utilizando la mecánica adecuada, podrías construir una vela que funcione con las corrientes de agua en lugar del viento.

Creo que en una de las últimas novelas de su serie Safehold , David Weber tenía "galeras de manivela", que eran esencialmente galeras en configuración de casco, pero impulsadas por hélices en lugar de remos. Los 'remeros' accionaban manualmente las hélices. Piense en la hélice como si fuera el "extremo comercial" de una abrazadera y un bocado con la "abrazadera" que se extiende a lo largo de la nave y alterna en los lados de la línea central.

Sople burbujas de aire debajo del barco a gran velocidad. Esta es la lubricación por aire y reduce la resistencia en un 20%.

https://www.sciencedaily.com/releases/2016/09/160902125334.htm

Si pueden hacer material de combustión rápida como la pólvora, pueden usar cohetes. Si pueden destilar aceite altamente volátil de las plantas para usarlo en algún cohete (que es controlable).

Hay un diferencial de calor alimentado por energía solar, las alas delta lo cosechan al igual que el viento. No puedo pensar cómo un barco podría recolectarlo excepto si es remolcado por un planeador. Uno podría hacerlo más grande quemando combustible a bordo o capturando el calor del sol. Los planeadores remolcados serían buenos para vigilar.

También hay energía de las olas. Consulte https://www.liquid-robotics.com/wave-glider/how-it-works/ . Tal vez sería más útil una cubierta de pozo en la parte trasera que algo flote hacia arriba y hacia abajo en un pivote que mueve una aleta detrás del barco.

Además de las respuestas ya publicadas en este hilo:

Si desea evitar el uso de magia, aplicaciones de energía industrial o mano de obra, puede recurrir a otros músculos en cubierta. Haga girar un juego de ruedas con bueyes u otros herbívoros grandes, y controle la potencia de salida con una caja de cambios o haciendo que los bueyes vayan más rápido. Esto tiene una ventaja sobre ser tirado por animales marinos con una correa, ya que los animales fuera del barco son más difíciles de controlar (correa versus palanca), más fáciles de detectar y matar por parte del enemigo, y reducen la maniobrabilidad (gran radio de giro versus giro en el lugar). ).

Obviamente, esta opción es solo para barcos más grandes con ruedas de paletas o hélices, capaces de tener al menos una de esas ruedas giratorias, bueyes y suministro de alimentos para los animales. Es probable que los barcos más pequeños aún dependan de los remos.

Si quieres eliminar a los intermediarios: el libro Monster Blood ¹ describe un entorno en el que los barcos y otros vehículos funcionan con músculos, pero no con animales ni humanos. Los vehículos contienen tanques con músculos creados artificialmente conectados a un cigüeñal y pueden regularse aumentando o disminuyendo el suministro de nutrientes al tanque. El libro nunca entra en detalles sobre esta tecnología, podría ser un buen concepto para explorar.

¹Agregaré la fuente cuando no esté en el móvil

Para viajes rápidos sin viento, es difícil vencer a los buenos cohetes antiguos en pura velocidad. Los barcos podrían estar equipados con dos conjuntos de cohetes: uno para "impulsar" desde la isla hasta la parte ventosa del mar y el otro para el viaje de regreso. Use velas para la propulsión normal y cohetes para cerrar la brecha sin viento. También es útil para ponerse al día con las naves enemigas que huyen, o simplemente para asustarlos a muerte. Puede modificar los diseños para obtener quemaduras largas y lentas o ráfagas repentinas de velocidad.

Los cohetes existen desde hace milenios , pero no se utilizan con frecuencia porque su física no se comprende bien. Quizás su civilización ha dedicado un tiempo considerable a su estudio y ha perfeccionado el arte. Su mayor desafío sería el combustible (equilibrar el volumen de combustible con el tiempo de combustión, el empuje producido, la distancia requerida, etc.). Tal vez como parte de su investigación, su civilización haya descubierto cómo crear o recolectar el combustible necesario a partir de un material exclusivo de su isla.

Es un error pensar que un velero requiere aire en movimiento para navegar.

Todos los veleros obtienen su energía de la diferencia de velocidad entre el aire y el agua, por lo que si tanto el agua como el aire se mueven a la misma velocidad, no hay energía disponible para hacer otra cosa que "flotar" con la corriente.

Por el contrario, si el agua se mueve y el aire está estacionario, existe un delta entre ellos que puede aprovecharse para mover el barco.

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.

Nota: Solo con los modernos veleros "foiling" se puede extraer la energía de manera suficientemente eficiente para hacer posible la navegación sin viento (el barco debe poder navegar significativamente más rápido que la velocidad diferencial para navegar contra la corriente del agua).

No tengo claro qué tecnología está permitiendo, pero si tiene materiales modernos (fibra de carbono) y su mundo tiene corrientes de agua predecibles, puede tener veleros que pueden navegar sin viento real.

Nota: Las corrientes de agua crean un viento aparente, debido a que la embarcación se mueve en el aire en calma, de la misma manera que sientes una brisa en tu mano si la agitas.

1. Hélices

No debería ser demasiado difícil hacer un cigüeñal para varias personas. El eje de la hélice no tiene que atravesar el casco. La hélice se puede tallar en madera.

2. Propulsión octoide

Octopus inspira un sistema de propulsión silencioso para barcos y submarinos - https://newatlas.com/octopus-squid-propulsion-system/28135/