La velocidad del casco o velocidad de desplazamiento es la velocidad a la que la longitud de onda de la onda de proa de un buque es igual a la longitud de la línea de flotación del buque. A medida que la velocidad del barco aumenta desde el reposo, la longitud de onda de la onda de proa aumenta y, por lo general, también aumenta su dimensión (altura) de cresta a valle . Cuando se excede la velocidad del casco, una embarcación en modo de desplazamiento parecerá estar subiendo por la parte trasera de su ola de proa.
Desde una perspectiva técnica, a la velocidad del casco, las olas de proa y popa interfieren constructivamente, creando olas relativamente grandes y, por lo tanto, un valor relativamente grande de resistencia de las olas. La resistencia del barco para un casco de desplazamiento aumenta suavemente con la velocidad a medida que se acerca y se excede la velocidad del casco, a menudo sin una inflexión perceptible a la velocidad del casco.
El concepto de velocidad del casco no se utiliza en la arquitectura naval moderna , donde las consideraciones de relación velocidad/longitud o número de Froude se consideran más útiles.
Cuando un barco se mueve en el agua, crea ondas estacionarias que se oponen a su movimiento . Este efecto aumenta dramáticamente en cascos completamente formados con un número de Froude de aproximadamente 0,35 (que corresponde a una relación velocidad/longitud (ver definición más abajo) de poco menos de 1,20 nudo·pie −½ ) debido al rápido aumento de la resistencia de el tren de ondas transversales. Cuando el número de Froude crece a ~0,40 (relación velocidad/longitud ~1,35), la resistencia a la formación de olas aumenta aún más desde el tren de olas divergentes. Esta tendencia de aumento en la resistencia a la formación de olas continúa hasta un número de Froude de ~0,45 (relación velocidad/longitud ~1,50) y alcanza su punto máximo en un número de Froude de ~0,50 (relación velocidad/longitud ~1,70).
Este fuerte aumento de la resistencia en una relación velocidad/eslora de entre 1,3 y 1,5 probablemente parecía insuperable en los primeros veleros y, por lo tanto, se convirtió en una barrera aparente. Esto llevó al concepto de velocidad del casco.
La velocidad del casco se puede calcular mediante la siguiente fórmula:
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Si la longitud de la línea de flotación se da en metros y la velocidad deseada del casco en nudos, el coeficiente es 2,43 kn·m −½ . La constante puede expresarse como 1,34 a 1,51 nudos·pie −½ en unidades imperiales (dependiendo de la fuente), o 4,50 a 5,07 km·h −1 ·m −½ en unidades métricas, o 1,25 a 1,41 m·s −1 ·m −½ en unidades SI.
La relación entre la velocidad y a menudo se denomina "relación velocidad/longitud", aunque es una relación entre la velocidad y la raíz cuadrada de la longitud.
Debido a que la velocidad del casco está relacionada con la eslora del barco y la longitud de onda que produce cuando se mueve a través del agua, existe otra fórmula que llega a los mismos valores para la velocidad del casco en función de la eslora de la línea de flotación.
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Esta ecuación es la misma que la ecuación utilizada para calcular la velocidad de las ondas de agua superficial en aguas profundas. Simplifica dramáticamente las unidades de la constante antes del radical en la ecuación empírica, al tiempo que brinda una comprensión más profunda de los principios en juego.
La resistencia a la formación de olas depende de las proporciones y la forma del casco: muchos diseños de desplazamiento modernos pueden exceder la velocidad del casco incluso sin planear . Estos incluyen cascos con extremos muy finos, cascos largos con mangas relativamente estrechas y diseños que perforan las olas . Estas formas de casco se utilizan comúnmente en canoas , botes de remos de competición , catamaranes y transbordadores rápidos . Por ejemplo, los kayaks de carreras pueden superar la velocidad del casco en más del 100% aunque no planeen.
Las embarcaciones pesadas con cascos diseñados para planear generalmente no pueden exceder la velocidad del casco sin planear.
Los barcos de desplazamiento ultraligeros están diseñados para planear y así sortear las limitaciones de velocidad del casco.
Los cascos de semidesplazamiento suelen ser intermedios entre estos dos extremos.
