Runkonopeus

Runkonopeus on veneen nopeus, jossa keula-aallon aallonpituus on yhtä suuri kuin veneen vesilinjan pituus. Kun vene lähtee liikkeelle sen muodostaman aallonpituus alkaa kasvaa samalla kun yleensä myös aallonkorkeus. Kun runkonopeus saavutetaan, vene näyttää jäävän suuren keula-aaltonsa taakse vangiksi. Teknisestä näkökulmasta saavutettaessa runkonopeus veneen keula- ja peräaaltojen vaihe-ero on yhtä kuin veneenpituus ja interferenssin vuoksi aallot vahvistavat toisiaan kasvattaen veden vastusta. Runkonopeus ei ole veneen maksiminopeus vaan kasvatettaessa veneen propulsiotehoa veneen nopeus kasvaa ja runkonopeuden ylitystä ei välttämättä juurikaan huomaa. Runkonopeuslaskentaa ei enää käytettä laivasuunnittelussa, vaan sen on korvannut Frouden luvun tarkastelu. Runkonopeuslaskentaa käytetään vielä purjeveneiden vertailussa. ==Runkonopeuslaskennan taustaa== Kun vene liikkuu vedessä se synnyttää seisovan aallon jonka aaltovastus hidastaa liikettä. Tämä ilmiö kasvaa huomattavasti U-muotoisessa pohjassa lähestyttäessä runkonopeutta. Keula-aallon ollessa veneen mittainen Frouden luku on 1. Veneen nopeuden kasvaessa perä vajoaa kulkuaallon pohjaa kohti. Vene yrittää nousta oman aaltonsa muodostamaan rinnettä ylös. Liukukynnyksellä Frouden luku 1,34. Nopeuden kasvattaminen runkonopeudesta näkyy moottorin polttoaineen kulutuksen jyrkkänä epälineaarina kasvuna kunnes vene nousee liukuun. Liukuvan veneen vastus on pienempi ja polttoaineen kulutus kasvaa liu'ussa lineaarisesti nopeuden mukana. Puhtaasti liukuvan veneen Frouden luvun arvo on yli 3. Pienen propulsiotehon vanhoissa purjelaivoissa ja soudettavissa kaleereissa ja pitkäveneissä veden vastuksen nopea kasvaminen lähestyttäessä runkonopeutta on luultavasti tuntunut ylittämättömältä ja siitä on tullut käytännön raja. ==Runkonopeuden kokemusperäinen laskukaava== Runkonopeus voidaan laskea seuraavalla kaavalla: : v_\mathrm{runko} \approx 4{,}50 \cdot \sqrt{l_\mathrm{wl}}\;\mathrm{\frac{km}{h}} \; \approx \; 1{,}25\cdot\sqrt{l_\mathrm{wl}}\;\mathrm{\frac{m}{s}} \; \approx \; 2{,}43\cdot\sqrt{l_\mathrm{wl}}\;\mathrm{kn} Missä: :"L_{wl}" on vesilinjan pituus metreissä : kn on solmun lyhenne Runkonopeus v_\mathrm{runko} on siis riippuvainen vesilinjan pituudest l_\mathrm{wl}: : l_\mathrm{wl} = 10\;\mathrm{m} antaa nopeudeksi v_\mathrm{runko}\approx 7,7\;\mathrm{kn}\approx 14\;\mathrm{km/h} : l_\mathrm{wl} = 100\;\mathrm{m} antaa nopeudeksi v_\mathrm{runko}\approx 24\;\mathrm{kn}\approx 44\;\mathrm{km/h} Frouden luku on dimensioton suure, joka kuvaa veneen nopeuden suhdetta sen vesilinjan pituuden neliöjuuren. Tätä suhdetta sanotaan myös veneen suhteelliseksi nopeudeksi. Sen lyhenne SLR tulee englannin sanoista speed/length ratio. Frouden luku lasketaan kaavalla = V / \sqrt{g L_{wl}} Missä: : V = veneen nopeus (m/s) : g = Maan vetovoiman kiihtyvyys (9,81 m/s²) ==Runkosuunnittelu== Aallonmuodostus vastus on voimakkaasti verrannollinen rungon päämittoihin ja muotoon. Moni nykyaikainen uppoamarunkoinen alus voi ylittää niiden laskennallisen runkonopeuden ilman nousua liukuun. Tällaisissa rungoissa on tyypillisesti pitkä, aaltoja halkova keula ja suippo perä sekä suhteellisen kapea runko. Näitä runkoja käytetään yleisesti kanooteissa, kilpasoutuveneissä, katamaraaneissa, nopeissa autolautoissa ja vastaavissa samaan konseptiin perustuvissa kauppa-, kalastus ja sotalaivoissa. Runkopainolla on myös merkitystä, koska se vaikuttaa uppoamaan ja aallon korkeuteen ja siten energian siirtymiseen aaltoon. Raskaat liukavarunkoiset veneet eivät yleensä voi ylittää runkonopeutta nousematta liukuun. Kapeat ja kevyet veneet, joita ei ole suunniteltu liukuviksi, voivat helposti ylittää runkonopeuden. Kun ne pääsevät yli runkonopeuden aaltojen interferenssistä johtuva aallonkorkeuden kasvu vähenee. Esimerkiksi kilpakajakit voivat ylittää runkonopeuden 100 prosenttia ilman, että ne nousevat liukuun. Puoliliukuvarunkoiset veneet, joiden Frouden luvut ovat välillä 1,65-3,0, ovat uppoamarunkoisten ja liukuvarunkoiset välissä. ==Lähteet== ==Aiheesta muualla== *A simple explanation of hull speed as it relates to heavy and light displacement hulls *Hull speed chart for use with rowed boats *On the subject of high speed monohulls, Daniel Savitsky, Professor Emeritus, Davidson Laboratory, Stevens Institute of Technology *Low Drag Racing Shells Luokka:Laivatekniikka Luokka:Veneet