Công Cụ Tính Tốc Độ Thuyền Là Gì?
Công cụ này ước tính tốc độ thân tàu tối đa của thuyền có thân kiểu lượng giãn nước — đây là giới hạn tốc độ thực tế do chính con sóng mà thuyền tạo ra khi di chuyển trong nước gây nên. Khi tốc độ tăng, thuyền tạo ra một con sóng ở mũi với bước sóng dài dần theo tốc độ. Đến lúc bước sóng đó bằng đúng chiều dài đường mớn nước, thân thuyền gần như nằm lọt trong rãnh sóng mà không thể "leo" ra nếu không tốn thêm cực nhiều công suất — và đó chính là tốc độ thân tàu của nó.
Cách Sử Dụng
Hãy đo chiều dài đường mớn nước (LWL) của thuyền theo đơn vị foot — đây là phần thân thuyền thực sự tiếp xúc với mặt nước khi đã chở tải, chứ không phải chiều dài toàn bộ của boong tàu. Nhập số liệu vào và công cụ sẽ cho ra tốc độ thân tàu tối đa theo lý thuyết tính bằng hải lý/giờ, kèm theo giá trị tương đương theo dặm/giờ (mph) và km/h.
Giải Thích Công Thức
Quy tắc kinh điển trong ngành kiến trúc tàu thủy là:
$$\text{Tốc độ (hải lý/giờ)} = 1{,}34 \times \sqrt{\text{LWL}}$$
trong đó LWL là chiều dài đường mớn nước tính bằng foot.
Hằng số 1,34 bắt nguồn từ vật lý của sóng trọng lực ở vùng nước sâu. Công thức này áp dụng cho các thân thuyền lượng giãn nước truyền thống; còn thuyền lướt (planing hull) và thuyền nhiều thân có thể vượt qua giới hạn này vì chúng nhấc bổng lên khỏi mặt nước thay vì rẽ xuyên qua.
Ví Dụ Minh Họa
Hãy xét một chiếc thuyền buồm có đường mớn nước dài 25 foot. Căn bậc hai của 25 là 5, nên tốc độ thân tàu là $$1{,}34 \times 5 = 6{,}7 \text{ hải lý/giờ}$$ Con số này tương đương khoảng 7,71 mph hay 12,41 km/h.
Tốc độ Vỏ tàu theo Chiều dài Đường nước
Công thức tốc độ vỏ tàu dịch chuyển cổ điển sử dụng chiều dài đường nước (LWL), không phải là chiều dài tổng thể của tàu:
$$\text{Tốc độ Vỏ tàu (nút)} = 1.34 \times \sqrt{\text{LWL (ft)}}$$
Bảng dưới đây áp dụng công thức này cho các chiều dài đường nước phổ biến. Nút được chuyển đổi sang các đơn vị khác bằng cách sử dụng 1 nút = 1.15078 dặm/giờ = 1.852 km/h.
| Chiều dài Đường nước (ft) | Tốc độ Vỏ tàu (nút) | Tốc độ Vỏ tàu (dặm/giờ) | Tốc độ Vỏ tàu (km/h) |
|---|---|---|---|
| 10 | 4.24 | 4.88 | 7.85 |
| 15 | 5.19 | 5.97 | 9.61 |
| 20 | 5.99 | 6.90 | 11.10 |
| 25 | 6.70 | 7.71 | 12.41 |
| 30 | 7.34 | 8.45 | 13.59 |
| 35 | 7.93 | 9.12 | 14.68 |
| 40 | 8.47 | 9.75 | 15.69 |
| 50 | 9.47 | 10.90 | 17.54 |
Ví dụ tính toán cho đường nước 30 ft: \(1.34 \times \sqrt{30} = 1.34 \times 5.477 = 7.34\) nút. Chuyển đổi kết quả đó, \(7.34 \times 1.15078 \approx 8.45\) dặm/giờ.
Hệ số Tỉ lệ Tốc độ-Chiều dài theo Loại Vỏ tàu
Số 1.34 trong công thức là tỉ lệ tốc độ-chiều dài (SLR) cho một vỏ tàu dịch chuyển nặng cổ điển. Công thức đầy đủ hơn là \(V = C \times \sqrt{\text{LWL}}\), trong đó hệ số \(C\) thay đổi theo hình dạng vỏ tàu. Vỏ tàu nhẹ hơn, mỏng hơn có thể vượt quá giới hạn truyền thống trước khi dòng sóng riêng của chúng chặn lại.
| Loại Vỏ tàu | Hệ số Điển hình (C) | Ghi chú |
|---|---|---|
| Dịch chuyển nặng | ~1.34 | Những chiếc thuyền truyền thống có tay buồm toàn bộ và các chiếc thuyền buồm cổ điển. Vỏ tàu bị kẹt trong dòng sóng mũi và đuôi riêng gần tốc độ này. |
| Bán-dịch chuyển | ~1.5 | Vỏ tàu vừa phải, dễ điều hành và một số tàu nước lãi có thể trèo lên vượt quá giới hạn cổ điển với công suất bổ sung. |
| Nhẹ / vây mõm | ~1.5–2.0 | Những chiếc thuyền buồm hiệu suất hiện đại với dịch chuyển nhẹ và các phần đuôi phẳng; có khả năng nâng cao một phần và kéo dài dòng sóng của chúng. |
| Lướt / đa thân | Vượt quá quy tắc | Những chiếc thuyền máy lướt nước và đa thân trèo lên hoặc vượt quá dòng sóng mũi của chúng; tốc độ vỏ tàu không còn giới hạn chúng và công thức không áp dụng. |
Chỉ sử dụng các hệ số cao hơn như hướng dẫn thô — tốc độ tối đa thực tế cho vỏ tàu không dịch chuyển phụ thuộc vào công suất, trọng lượng và thiết kế vỏ tàu hơn là chiều dài đường nước một mình.
Kết quả Tốc độ Vỏ tàu của Bạn có Nghĩa gì
Tốc độ vỏ tàu được hiểu rõ nhất như một ngưỡng hiệu suất mềm chứ không phải là một giới hạn tốc độ tuyệt đối. Khi một tàu dịch chuyển chuyển động, nó tạo ra một dòng sóng mũi và một dòng sóng đuôi. Bước sóng của chúng phát triển cùng với tốc độ, và khi bước sóng phù hợp với chiều dài đường nước của tàu, vỏ tàu sẽ lắng xuống hang giữa các đỉnh của nó — xấp xỉ tốc độ vỏ tàu được tính toán.
Dưới điểm này, công suất yêu cầu tăng nhẹ cùng với tốc độ. Khi tàu tiến gần đến tốc độ vỏ tàu, phần đuôi chìm vào hang và tàu phải có hiệu lực trèo lên dòng sóng mũi riêng của nó, do đó nhu cầu công suất tăng rất mạnh. Đẩy một vỏ tàu dịch chuyển nặng vượt quá tốc độ vỏ tàu của nó một phần của một nút có thể yêu cầu một tăng lớn công suất động cơ hoặc lực buồm để có lợi nhỏ, đó là lý do tại sao số liệu này rất hữu ích để định hình động cơ và ước tính tốc độ hành trình hiệu quả.
Giới hạn không phải là tuyệt đối. Vỏ tàu lướt nước thoát khỏi nó: với đủ công suất, chúng thoát khỏi hang sóng, nâng cao trên bề mặt nước và cưỡi trên đỉnh của dòng sóng mũi, sau đó mối quan hệ tốc độ-chiều dài không còn chi phối chúng nữa. Lướt nước xuống mặt sóng cho phép thậm chí cả vỏ tàu dịch chuyển vượt quá tốc độ vỏ tàu tạm thời vì trọng lực cung cấp lực điều hành bổ sung. Các thiết kế dịch chuyển ánh sáng, mõm mảnh và đa thân cũng có thể duy trì tốc độ cao trên \(1.34 \times \sqrt{\text{LWL}}\) vì các vỏ tàu mỏng manh của chúng tạo ra một dòng sóng nhỏ hơn, dễ dàng bị vượt qua hơn.
Để hành trình thoải mái thực tế, nhiều chủ sở hữu lên kế hoạch tốc độ hành trình thoải mái ở phía dưới tốc độ vỏ tàu được tính toán, nơi tiêu thụ nhiên liệu và chuyển động dễ dàng hơn nhiều so với ở mức độ dốc của đường cong công suất. Để ước tính thời gian hành trình, chia khoảng cách của bạn cho tốc độ hành trình đó trong các đơn vị giống nhau.
Câu Hỏi Thường Gặp
Thuyền có thể chạy nhanh hơn tốc độ thân tàu không? Có — thuyền lướt, thuyền lướt theo sóng hoặc có công suất rất lớn đều có thể vượt qua, nhưng với một thân thuyền lượng giãn nước thông thường thì đây là một rào cản hiệu suất khó vượt.
Nên dùng chiều dài tổng thể hay chiều dài đường mớn nước? Luôn dùng chiều dài đường mớn nước (LWL). Phần nhô ra ở mũi và đuôi thuyền không đóng góp vào tốc độ thân tàu.
Tại sao kết quả tính bằng hải lý/giờ? Hải lý/giờ (knot) là đơn vị tốc độ tiêu chuẩn trong hàng hải; chúng tôi cũng hiển thị thêm mph và km/h cho tiện theo dõi.
