Lodní modely teoreticky

3.7.2002 

   Proč loď pluje je každému lodnímu modeláři jasné, ale plavba samotná má také svoje zákonitosti a ty je dobré znát abychom náhodou od modelu neočekávali to co splnit nemůže.

   Plavba se dělí na dva typy:

• výtlačná plavba

• klouzání po hladině

Výtlačná plavba

   Je to režim plavby, kterým plují např. makety lodí, plachetnice nebo lodě se slabším motorem. Hlavním charakteristickým rysem je to, že se během plavby prakticky nemění čára ponoru (na klidné hladině). Druhým je pak nepřímo úměrné zvýšení rychlosti modelu a výkonu motoru. Pokud zvyšujeme výkon motoru rychlost roste výrazně pomaleji. Když budeme neustále zvyšovat výkon motoru dosáhneme tzv. mezní rychlosti (obr.1). Loď před sebou valí velkou vlnu na kterou jakoby se snažila vyjet. Záď se přitom propadá do doliny za vlnou. Dalším zvýšením výkonu motoru se bude zvyšovat i podélný náklon lodě až se nakonec převrátí. Mezní rychlost si můžeme vypočítat podle vzorce:

Kde v je rychlost v km.h-1, L je délka trupu v m na vodorysce. U výtlačné plavby se proto snažíme dosáhnout tzv. přirozené rychlosti, kdy záď trupu pluje na vrcholu druhé (n-té) vlně(obr.2). I tuto rychlost je možné vypočítat. Tentokrát použijeme vzorec:

  Důležité z modelářského hlediska je fakt, že výtlačným způsobem plavby může plout jakýkoliv loď s jakýmkoliv tvarem trupu.

Klouzání

   Tento způsob plavby je poněkud komplikovanější než předchozí. Loď se na hladině neudrží díky Archimédovu zákonu, ale díky hydrodynamickému vztlaku. Aby tento vztlak vzniknul a plavidlo mohlo klouzat, musí splňovat tyto základní požadavky:

• dostatečný výkon pohonné jednotky (motoru)

• co nejnižší hmotnost plavidla

• vhodný tvar trupu (plocha dna)

Minimální rychlost ,kterou potřebujeme dosáhnout pro klouzání si můžeme spočítat ze vzorce:

Pro normální klouzání pak platí:

Jak jsme již uvedli, důležitý je tvar trupu. Trup musí mít ploché dno, stavěné do tvaru písmene "V". Všechny hrany musí být ostré. Záď trupu musí mít tzv. "zrcadlo". Trup je tedy "useknutý". Plavidlo přejde do režimu plavby klouzání v okamžiku, kdy se proudnice odtrhnou od trupu plavidla. Toho oblý trup není schopen. Klouzající plavidlo je ale méně směrově stabilní. klouzající plavidlo je též citlivější na vlny, kdy má snahu po nich tzv. skákat, což snižuje rychlost plavby. Tyto nepříjemné jevy se dají odstranit tak, že trup postavíme do tvaru ostřejšího "V". Ovšem hydrodynamický vztlak tak vzniká hůře. Aby se jeho vznik urychlil, můžeme na dno trupu podélně nalepit lišty. Ty nezaoblujeme, hrany se ponechají co nejostřejší.

Stabilita 

   Je to schopnost modelu vrátit se po vychýlení do původní polohy. Na trup působí dvě síly, které jsou vůči sobě v rovnováze. První silou je vztlak a druhou hmotnost plavidla, působící v tzv. těžišti. Na klidné hladině, kdy je plavidlo v klidu, působí tyto dvě síly proti sobě v jedné přímce (obr. 1). Když se začne plavidlo naklánět, poloha těžiště se nemění, ale místo působení vztlaku ano (obr. 2). Důvodem je změna velikosti ponořené části trupu. K převrácení plavidla dojde v okamžiku, kdy přímka působení hmotnosti se dostane za přímku působení vztlaku (obr. 3). Z toho vyplývá, že plavidlo je tím stabilnější,čím těžiště plavidla je blíže těžišti vztlaku. Pro názornost si uvedeme případ, který všichni asi znáte. Když se budete plavit v kánoji a budete sedět, bude kánoe stabilní. Ale zkuste si v takové lodi stoupnout. Sebemenší náklon znamená převrácení plavidla. Zvláštním případem jsou plachetnice, které díky kýlu a zátěži jsou schopny vyrovnat jakýkoliv náklon. Těžiště plavidla se dostává až pod těžiště vztlaku a tak teoreticky k převrácení nikdy nemůže dojít.