Ship resistance and propulsion
একটি জাহাজকে ন্যূনতম বাহ্যিক শক্তি সহ জলের মধ্য দিয়ে দক্ষতার সাথে চলাচলের জন্য ডিজাইন করতে হবে। হাজার হাজার বছর ধরে জাহাজের নকশাকার এবং পালতোলা জাহাজের নির্মাতারা একটি নির্দিষ্ট জাহাজের পালের আকারের জন্য মিডশিপ-সেকশন এলাকার উপর ভিত্তি করে থাম্বের নিয়ম ব্যবহার করতেন। উদাহরণস্বরূপ, ক্লিপার জাহাজের কাঠামো এবং পাল পরিকল্পনা তত্ত্ব থেকে নয়, অভিজ্ঞতা থেকে বিবর্তিত হয়েছে। 19 শতকের মাঝামাঝি সময়ে বাষ্প শক্তির আবির্ভাব এবং বড় লোহার জাহাজ নির্মাণের আগে জাহাজের মালিক এবং নির্মাতাদের কাছে এটি স্পষ্ট হয়ে ওঠে যে আরও কঠোর পদ্ধতির প্রয়োজন ছিল। সংজ্ঞা জাহাজ প্রতিরোধকে স্থির গতিতে জাহাজটিকে শান্ত জলে টেনে নিয়ে যাওয়ার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়। প্রতিরোধের উপাদানগুলি জলের একটি বস্তু যা জলের সাপেক্ষে স্থির থাকে, কেবল হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ অনুভব করে। হাইড্রোস্ট্যাটিক চাপ সর্বদা শরীরের ওজনের বিরুদ্ধে কাজ করে। এই ভাসমানতার কারণে মোট (ঊর্ধ্বমুখী) বল স্থানচ্যুত জলের (নিম্নমুখী) ওজনের সমান। যদি দেহটি গতিশীল থাকে, তবে শরীরে হাইড্রোডায়নামিক চাপও কাজ করে। একটি স্থানচ্যুতি জাহাজের জন্য, যা স্বাভাবিক ধরনের জাহাজ, তিনটি প্রধান ধরনের প্রতিরোধ বিবেচনা করা হয়ঃ যে তরঙ্গ তৈরির কারণে, যে ফর্মের উপর চলমান জলের চাপের কারণে, প্রায়শই আলাদাভাবে গণনা বা পরিমাপ করা হয় না, এবং যে হুলের ভেজা পৃষ্ঠের উপর চলমান জলের ঘর্ষণের কারণে। এগুলিকে আরও উপাদানগুলিতে ভাগ করা যেতে পারেঃ ফ্রুডের পরীক্ষা-নিরীক্ষা যখন জাহাজের মডেলগুলি পরীক্ষা করা হয় এবং তারপর ফলাফলগুলি প্রকৃত জাহাজের সাথে তুলনা করা হয়, তখন মডেলগুলি জাহাজের প্রতিরোধের অতিরিক্ত পূর্বাভাস দেয়। ফ্রাউড লক্ষ্য করেছেন যে যখন কোনও জাহাজ বা মডেল তার তথাকথিত হাল গতিতে থাকে তখন আড়াআড়ি তরঙ্গের তরঙ্গ বিন্যাসের তরঙ্গদৈর্ঘ্য জলরেখার দৈর্ঘ্যের সমান হয়। এর মানে হল যে জাহাজের ধনুকটি একটি তরঙ্গ শিখরের উপর চড়ে যাচ্ছিল এবং তার স্টার্নও ছিল। এটিকে প্রায়শই হুল গতি বলা হয় এবং এটি জাহাজের দৈর্ঘ্যের একটি ফাংশন যেখানে ধ্রুবক (কে) কে হিসাবে নেওয়া উচিতঃ 2.43 বেগের জন্য (ভি) কেএন এবং দৈর্ঘ্য (এল) মিটার (মি) বা, বেগের জন্য 1.34 (ভি) কেএন এবং দৈর্ঘ্য (এল) ফুট (ফুট)। এটি পর্যবেক্ষণ করে, ফ্রাউড বুঝতে পেরেছিলেন যে জাহাজ প্রতিরোধের সমস্যাটিকে দুটি ভিন্ন অংশে বিভক্ত করতে হবেঃ অবশিষ্ট প্রতিরোধ (প্রধানত তরঙ্গ তৈরি প্রতিরোধ) এবং ঘর্ষণ প্রতিরোধ। সঠিক অবশিষ্টাংশ প্রতিরোধের জন্য, মডেল পরীক্ষায় জাহাজ দ্বারা নির্মিত তরঙ্গ ট্রেনটি পুনরায় তৈরি করা প্রয়োজন ছিল। তিনি উপযুক্ত গতিতে টানা যে কোনও জাহাজ এবং জ্যামিতিকভাবে অনুরূপ মডেলের জন্য খুঁজে পেয়েছেন যেঃ সান্দ্রতার কারণে শিয়ার দ্বারা একটি ঘর্ষণ টান দেওয়া হয়। এর ফলে দ্রুত জাহাজের নকশায় মোট প্রতিরোধের 50 শতাংশ এবং ধীর জাহাজের নকশায় মোট প্রতিরোধের 80 শতাংশ হতে পারে। ঘর্ষণ প্রতিরোধের জন্য ফ্রাউড সমতল প্লেটগুলির একটি সিরিজ টানতে এবং এই প্লেটগুলির প্রতিরোধের পরিমাপ করার সিদ্ধান্ত নিয়েছিলেন, যা মডেল জাহাজের মতো একই আর্দ্র পৃষ্ঠ এলাকা এবং দৈর্ঘ্যের ছিল এবং মোট প্রতিরোধ থেকে এই ঘর্ষণ প্রতিরোধকে বিয়োগ করে অবশিষ্ট প্রতিরোধ হিসাবে অবশিষ্টাংশটি পান। ঘর্ষণ (মূল নিবন্ধঃ ত্বকের ঘর্ষণ টান) একটি সান্দ্র তরলে একটি সীমানা স্তর তৈরি হয়। এটি ঘর্ষণের কারণে একটি নেট টান সৃষ্টি করে। সীমানা স্তরটি হুলের পৃষ্ঠ থেকে জলের ক্ষেত্রপ্রবাহে না পৌঁছানো পর্যন্ত বিভিন্ন হারে শিয়ারের মধ্য দিয়ে যায়। তরঙ্গ তৈরি প্রতিরোধ (মূল নিবন্ধঃ তরঙ্গ তৈরি প্রতিরোধ) নিরবচ্ছিন্ন জলের পৃষ্ঠের উপর দিয়ে চলা একটি জাহাজ মূলত জাহাজের ধনুক এবং স্টার্ন থেকে নির্গত তরঙ্গ স্থাপন করে। জাহাজ দ্বারা সৃষ্ট তরঙ্গগুলি বিচ্ছিন্ন এবং আড়াআড়ি তরঙ্গ নিয়ে গঠিত। বিচ্যুত তরঙ্গগুলি একটি জাহাজের উদ্ভব হিসাবে পর্যবেক্ষণ করা হয় যার তির্যক বা তির্যক শিখরগুলি বিশৃঙ্খলার বিন্দু থেকে বাইরের দিকে সরে যায়। এই তরঙ্গগুলি প্রথম উইলিয়াম থমসন, 1ম ব্যারন কেলভিন দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়েছিল, যিনি দেখেছিলেন যে জাহাজের গতি নির্বিশেষে, এগুলি সর্বদা জাহাজের অনুসরণকারী 39° ওয়েজ আকৃতির (উভয় পাশে 19.5°) মধ্যে থাকে। বিচ্ছিন্ন তরঙ্গগুলি জাহাজের সামনের গতির বিরুদ্ধে খুব বেশি প্রতিরোধ সৃষ্টি করে না। যাইহোক, আড়াআড়ি তরঙ্গগুলি একটি জাহাজের দৈর্ঘ্য বরাবর খাদ এবং শিখর হিসাবে উপস্থিত হয় এবং একটি জাহাজের তরঙ্গ তৈরির প্রতিরোধের প্রধান অংশ গঠন করে। আড়াআড়ি তরঙ্গ ব্যবস্থার সঙ্গে যুক্ত শক্তি তরঙ্গের পর্যায় বেগ বা গোষ্ঠী বেগের অর্ধেক গতিতে ভ্রমণ করে। শক্তির এই ব্যয় কাটিয়ে ওঠার জন্য জাহাজের প্রধান চালককে অবশ্যই সিস্টেমে অতিরিক্ত শক্তি প্রয়োগ করতে হবে। তরঙ্গের গতিবেগ এবং জাহাজের বেগ সমতুল্য করে জাহাজের বেগ এবং আড়াআড়ি তরঙ্গের গতির মধ্যে সম্পর্ক খুঁজে পাওয়া যায়। প্রপালশন (মূল নিবন্ধঃ সামুদ্রিক প্রপালশন) জাহাজগুলি শক্তির অসংখ্য উৎস দ্বারা চালিত হতে পারেঃ মানুষ, প্রাণী বা বায়ু শক্তি (পাল, ঘুড়ি, ঘূর্ণায়মান এবং টারবাইন), জলের স্রোত, রাসায়নিক বা পারমাণবিক জ্বালানী এবং সঞ্চিত বিদ্যুৎ, চাপ, তাপ বা সৌর শক্তি সরবরাহকারী ইঞ্জিন এবং মোটর। এর মধ্যে বেশিরভাগই একটি জাহাজকে সরাসরি চালিত করতে পারে (যেমন। টয়িং বা চেইন দ্বারা), হাইড্রোডায়নামিক ড্র্যাগ ডিভাইসের মাধ্যমে (যেমন। দাঁড় এবং প্যাডেল চাকা) এবং হাইড্রোডায়নামিক লিফট ডিভাইসের মাধ্যমে (যেমন। প্রপেলার বা জেট)। কয়েকটি বহিরাগত উপায়ও রয়েছে, যেমন "ফিশ-টেইল প্রপালশন", রকেট বা ম্যাগনেটহাইড্রোডাইনামিক প্রপালশন। আরও দেখুন উইলিয়াম ফ্রাউড রেফারেন্সস ই. ভি. লুইস, সংস্করণ, প্রিন্সিপলস অফ নেভাল আর্কিটেকচার, খণ্ড। 2 (1988) নৌ স্থাপত্য