Водные лыжи

[vitus_wagner]

Задумался над тем, а достаточную ли мощность развивает плывующий тюлень (балтийская кольчатая нерпа), чтобы вывести буксируемого человека на водные лыжи.
Вот дельфину - средиземноморской афалине, мощности должно хватить. Про дельфина другой вопрос - являются ли водные лыжи для него самым экономичным способом транспортировки человека со скоростью 20-22 узла?
Или все-таки верхом лучше?

Comments

[vitus_wagner]

Удельная мощность мышечной массы - штука хитрая, и от многих параметров зависит.
Насколько я понимаю, развиваемое усилие пропорционально поперечному сечению, а не массе.
Так что у маленькой нерпы с короткими мышцами есть кое-какое преимущество перед большим дельфином.

Плюс еще химизм разный. Правда, подозреваю что тут преимущество как раз у дельфина.

Далее, еще существенно важен КПД движителя. Тут скорее всего опять преимущество у дельфина - он заточен как раз под движение в воде, а тюлень - амфибия. Но с другой стороны максимум тяги на небольшой скорости и максимум экономичности на 22 узлах - это противоречащие друг другу критерии оптимизации. А дельфин оптимизирован под второе.

[le-ra.livejournal.com]

Есть физиологический максимум для скелетных мышц - 40 Ньютон на квадратный сантиметр, причем чисто для волокон, без всяких связок и сосудов. Его не превысить ну никак. Реально мышца на пределе нагрузки может выдать примерно 20 %, т.е 8 N на кв.см. Представим себе нерпу в виде сигары с поперечным сечением в 2000 кв.см. (примерно 50 см в диаметре). Половину отбросим на шкуру, кости, жир и прочее. Оставшуюся половину делим пополам - нам нужны мускулы как сгибатели, так и разгибатели. Остается 500 х 8N => 400 кг => 5,3 лс. Это на пределе всех возможных допущений. Пожалейте зверика.

[vitus_wagner]

Немножко неочевиден переход от ньютонов изгибающей силы к ваттам мощности потока отбрасываемой назад воды.

И еще надо смотреть на то, как именно работает нерпа в воде. А то может быть у нее тело в двух или трех местах одновременно изгибается, и надо усилия мышц, прилагаемые в этих местах, суммировать.

[le-ra.livejournal.com]

Это была очень примитивная модель. Если мы туда добавим еще и время чтобы перейти от ньютонов к ваттам, то будет только хуже - каждой мышце между сокращениями требуется время на расслабление и пополнение энергией. И нерпа - не рыба с большим числом миомеров и даже не дельфин, у которого мышцы хвоста тоже организованы секциями. Нерпа - та же собака, ее ласты - ноги с теми же суставами, что и у нас, но покороче. То есть двигается она сгибая лапу в колене либо пятке (мах. 2 места, которые можно суммировать весьма условно). Вообще же тюлени в воде берут не скоростью, а маневром - могут повернуть голову и схватить рыбу, проплывающую от них сбоку (мимо которой дельфин уже бы промахнулся!).

[vitus_wagner]

Хуже не будет, так как толкающая сила создается при движении в обоих напрвалениях - и сгибателями, и разгибателями.

А вообще как-то работы по динамике плавания тюленя ищутся в интернете плохо. В отличие от тех же дельфинов. Видимо, не так много народу этим занималось. Во всяком случае оценки развиваемой мощности или тяги мне найти не удалось.

[le-ra.livejournal.com]

<толкающая сила создается при движении в обоих напрвалениях - и сгибателями, и разгибателями.
Это я учел, поделив количество мышечных волокон пополам. Вопрос в том, хватит ли времени сгибания одних мышц на верхнем пределе мощности для регенерации других - ведь надо удержать уровень разгона хотябы пару секунд.

Да, динамикой плаванья тюленей мало кто занимался, а если и занимался, то смотрел не на мощность, а на собственно гидродинамику, обтекаемость.
Впрочем, того, что мы обсудили должно хватить, чтобы ответить на изначально поставленный вопрос. Ручной тюлень - собака, а не лошадь. Доску с русалкой он потянет, лыжи - нет.

[vitus_wagner]

В смысле "доску он потянет в водоизмещающем режиме, без выхода на глиссирование".

[le-ra.livejournal.com]

Ну да, где-то так. Только не спрашивайте "с какой скоростью?" а то я опять полезу общитывать данные по тюленю вместо того, чтобы писать собственную статью про камыши. :)

С интересом слежу за продолжением истории.

С уважением,

Черный ботаник

[vitus_wagner]

Со скоростью вообще все плохо.

Руководства для воднолыжников требуют скорости не менее 35км/ч, то есть тех самых 20 узлов, которые крейсерская скорость дельфина. Тюлень с такой скоростью вообще плавать не умеет.
12-15 узлов максимум, и то в рывке.

Соответственно, крейсерская скорость тюления вряд ли превосходит 5-6 узлов, что, конечно быстрее той скорости на которой может долго плыть человек в моноласте, но уже не настолько, чтобы всерьез рассчитывать на тюленя, как на тягловую силу.

[borisk]

Давным-давно в детстве я был в летнем лагере на Московском Море.

Там мужики катали детишек на лыжах вдоль самого берега. Вместо катера они впрягались по двое. Так вот, два здоровых мужчины средних лет бегом по мелководью (воды до колена) подымают на глиссирование мальчишку 10-12 лет, если мальчишка сидит на мостках наготове и спрыгивает с них, когда упряжка разгонится и выберет слабину на тросе.

Скорость бега была как у спринтеров при беге на 200, глиссировать получалось метров до 40 — дальше мужики уставали.

[le-ra.livejournal.com]

А про КПД самого процесса движения я даже и не заикался еще...