+7 (495) 720-06-54
Пн-пт: с 9:00 до 21:00, сб-вс: 10:00-18:00
Мы принимаем он-лайн заказы 24 часа*
 

Подъемная сила подводного крыла: Суда на подводных крыльях, строение и классификация

0

Профиль подводного крыла — Энциклопедия по машиностроению XXL

Стремление создать профиль подводного крыла, свободный от кавитации, привело к развитию идеи клиновидного профиля (рис, 10, а) (Г. В. Логвинович и Е. А, Федоров,. 1954—1956). Суть дела заключается в следующем. На гранях симметричного клина, обтекаемого с каверной за ним (задача Бобылева), господствует положительное динамическое давление. Искривление оси клина приводит к уменьшению давлений на выпуклой стороне и к повышению на вогнутой. Возникает подъемная сила, но если на выпуклой стороне искривленного клина давление остается положительным, кавитация там не возникает выяснилось, что отгибы задних кромок способствуют затяжке возникновения кавитации на больших углах атаки.  [c.53]
Эта задача имеет практический смысл — позволяет исследовать движение высокоскоростных судов на подводных крыльях (обтекание кавитирующего профиля под свободной поверхностью).
Для упрощения решения задачи предположим, что обтекание происходит при больших числах Фруда и поэтому на свободной поверхности горизонтальная составляющая скорости равна скорости потока на бесконечности.  [c.108]

Подобным образом трактуется эффект подъемной силы в обращенном движении при обтекании профиля крыла самолета или судна на подводных крыльях (рис. 57). В 1906 г.  [c.91]

Начала гидродинамики, послужившие основой для развития теории движения жидкостей с большими скоростями, можно отметить уже в работах Н. Е. Жуковского о струйных течениях и о волновом сопротивлении, а также в работах С. А. Чаплыгина по теории неустановившихся движений профиля крыла в плоскопараллельных потоках, В дальнейшем, начиная с 1932 г., теория неустановившихся движений жидкости и движений тел с большой скоростью в жидкости разрабатывалась в ЦАГИ, где и были заложены основы теории удара о воду, теории волнового сопротивления, теории глиссирования и подводного крыла.

[c.37]

Плоское безвихревое движение идеальной несжимаемой жидкости является одним из наиболее изученных и в известной степени законченных разделов механики жидкости. В настоящем курсе пришлось по необходимости полностью опустить такие важные вопросы этого раздела, как нестационарное движение крылового профиля, в частности в тяжелой жидкости под свободной поверхностью (подводное крыло), волновые движения, импульсивные движения, разрывные движения в тяжелой жидкости и др. Все эти вопросы с достаточной полнотой освещены в ранее уже цитированных общей монографии Л. И. Седова Плоские задачи гидродинамики и аэродинамики и специальных монографиях М. И. Гуревича и Л. И. Некрасова, а также в ч. I курса Теоретическая гидромеханика Н. Е. Кочина, И. А. Кибеля и  

[c.277]

В настоящее время активно развиваются методы решения задач генерации поверхностных гравитационных волн поступательно движущимся телом, позволяющие учитывать нелинейность граничных условий на свободной поверхности и контуре.

Полученные результаты в значительной мере отражены в обзорных работах [1-3]. Наибольшие успехи достигнуты при обтекании особенностей [4—7]. Рассмотрение цилиндрических форм при нелинейных граничных условиях было начато в [8]. Среди последних работ этой области отметим исследования [9, 10]. Применению так называемой двойной модели [11], связанной с введением зеркально отображенного контура, посвящены работы [12-14]. Обтекание тонкого профиля по схеме возмущений [15] рассматривалось в [16, 17]. Границы применимости теории возмущений подробно исследованы в [4]. Тонкий профиль в полной нелинейной постановке исследовался в [18]. Методы конечных и граничных элементов для решения задачи о движении подводного крыла применялись в [19, 20]. В [21, 22] предложен метод для вычисления полностью нелинейного течения около подводного крылового профиля, в котором решение опирается на панельный метод высокого порядка.  
[c.165]


Предел ные значения X (по данным XdpbKOB Koro машиностроительного института) для тонких профилей сегментного и авиационного типов, при котором можно ещё использовать крыло, примерно 0,6, что соответствует скорости v = = 67 HMjHa .
При V 85 — 90 HMjHa качество падает вдвое, что и является пределом-использования подводных крыльев.  [c.431]

Наиболее важными формами в приложении к аппаратам с подводными крыльями, винтам и агрегатам, преобразующим энергию, являются профили, на которых отрыв потока происходит обычно на острых передней и задней кромках. Тонкие профили, обладающие этим свойством, исследовались теоретически и экспериментально в режиме суперкавитации при /(>0. В общем случае в условиях развитой кавитации (когда каверна длиннее хорды гидропрофиля) коэффициент подъемной силы уменьшается, а коэффициент лобового сопротивления возрастает по сравнению с соответствующими значениями при бескавитационном обтекании. С уменьшением параметра К коэффициенты Сь и Св уменьшаются до их предельных значений, соответствующих значению /С=0. С уменьшением К каверна удлиняется. Теоретически при /(=0 она должна простираться в бесконечность. С помощью метода Тулина получены линеаризованные решения для класса профилей малой, но произвольной кривизны, в том числе для дуги окружности и плоской пластины.

В табл. 5.5 собраны результаты расчетов плоских пластин и профилей, образованных дугами окружностей, при К = 0 и /(>0, заимствованные из работ [25, 28, 39, 85, 94]. Согласно этим результатам, Сь и Сд стремятся к предельным значениям при /С = 0. Предельные значения для плоской пластины совпадают с точным решением, полученным на основе теории течений со свободными линиями тока, развитой Кирхгофом и Рэлеем [48], вплоть до членов, содержащих квадрат угла атаки. Предельное значение коэффициента подъемной силы, полученное при /С=0, состав-  
[c.242]

Зобнин А.Н. Исследование структуры вихревого следа за профилем с угловой кромкой в начальной стадии отрывного обтекания // Гидродинамика подводного крыла. — Новосибирск, 1986. — С. 71-84.  [c.482]

Экспериментальные исследования позволили выяснить существенные особенности гидродинамики подводных крыльев. Так, например, было выяснено, что подводное крыло, движущееся вблизи поверхности, должно обладать острой передней кромкой.

Крыло авиационного профиля в этих условиях непригодно, поскольку после кратковрёменного выхода на поверхность воды оно в дальнейшем некоторое время обтекается с отрывом струй и теряет значительную часть подъемной силы. Существенно, что в режиме саморегулирования глубины хода крыло погружено на малые доли хорды ( /з — /g) и двигается при столь больших числах Фруда,  [c.53]


Преимущества и особенности катера и яхты на подводных крыльях

«Как плыть по морю, но на самолете?» — спрашивала Лайма Вайкуле в одной из своих песен. Отвечаем: эффекта парения над водой легко добиться с помощью яхты или катера на подводных крыльях. Такое плавсредство сочетает в себе преимущества скоростного судна и аэроплана.
Что это за конструктивная особенность катера? Как и для чего была создана? Какими достоинствами и недостатками обладает? Читайте в статье ниже.

Принцип действия подводных крыльев

В традиционных водоизмещающих судах скорость зависит от мощности двигателей и их КПД. Но даже самые мощные моторы редко разгоняются свыше 100 км/ч. Причем, на пиковых скоростях сильно вырастает расход топлива — за счет повышения волнового сопротивления.

Судоводители научились противостоять этому ограничению, выводя катера на глиссирование – приподнимание передней части корпуса и скольжения им по водной глади. Следующая ступень борьбы за скорость – изобретение подводных крыльев и транцевых плит, крепящихся к килевой части яхты или лодки.
Судно на подводных крыльях (СПК) разгоняется по воде, а затем приподнимается над ней под воздействием сил гидродинамического давления, оказываемых на поверхность крыльев. Точнее, их полная гидродинамическая сила складывается из:
    1. подъемной силы крыла (она действует вертикально, снизу вверх)
    2. силы сопротивления (ее вектор определяется направлением движения катера).

Таким образом, при движении крылья, находящиеся под корпусом маломера, за счет подъемной силы приподнимают корпус над поверхностью воды. Так как воздушное сопротивление воздуха намного меньше водного, такой катер может развивать скорость, существенно выше, чем крейсерские характеристики водоизмещающих судов аналогичных габаритов.

История появления катеров на подводных крыльях

«Отцовство» судов на подводных крыльях приписывают итальянцу Энрико Форланини. В 1906 году он сконструировал плавсредство на ПК, которое на озере развило скорость до 68 км/ч и показало всю мощь гидродинамических сил. Идею подхватил инженер Ганс фон Шертель, который построил судно с транцевыми плитами, разгоняющееся до 65 км/ч, имея на борту 35 пассажиров.

В СССР развитие крылатого судостроения началось в середине 50-х годов во многом благодаря талантливому кораблестроителю Ростиславу Алексееву. Усилиями его конструкторского бюро в 1957 году первое отечественное СПК «Ракета-1» стало успешно курсировать между Казанью и Горьким (Нижний Новгород). В дальнейшем речной флот страны пополнился тысячами подобных транспортных средств.

Вслед за «Ракетами» на реках, каналах и заливах появились небольшие «Метеоры», «Волги» и «Беларуси», а также огромные «Кометы». Эти теплоходы на ПК перевозили до 45 и даже до 120 человек («Комета»), чем существенно облегчили транспортное сообщение между крупными городами и отдаленными селами. В мире одними из самых больших СПК являются Jetfoil, некоторые модификации которых рассчитаны на транспортировку 400 пассажиров. Увы, его советский аналог –теплоход «Спутник» — был изготовлен в единственном экземпляре и, не смотря на перспективную конструкцию, в серию запущен не был.

Плюсы и минусы катера на подводных крыльях
Суда с транцевыми пластинами имеют ряд преимуществ, но в то же время их эксплуатация сопряжена с определенными ограничениями.

Плюсы конструкции:
    • Скорость. Сопротивление «крылатого» катера намного меньше сопротивления водоизмещающего судна, что позволяет ему плыть в разы быстрее.
    • Повышенная мореходность. Паря над водой, корпус защищен от ударов волн.
    • Гашение качки. При медленном плавании (например, с целью швартовки) крылья нивелируют качку судна. Это особенно ощутимо в шторм. 

Минусы катеров на подводных крыльях:

    • Низкая экономичность.  Быстроходные яхты и моторные лодки на подводных крыльях на режиме предполетного разгона более прожорливы, чем их медленные водоизмещающие коллеги.
    • Ограниченная грузоподъемность. Скоростные СПК значительно уступают сухогрузам.
    • Капризность. Для выхода в режим «полета» им необходимы мощные и компактные двигатели, а также отсутствие высоких волн (на гребне большой волны эффект от ПК пропадает).
    • Сложность швартовки. Такое судно может швартоваться только у оборудованных пирсов и портов — ввиду глубокой осадки и громоздкости конструкции, находящейся под водой. Впрочем, есть модели со складными крыльями.
Еще одним недостатком можно считать то, что скорость катера на подводных крыльях редко превышает 140 км/ч. Это пороговое значение, после которого молекулы воды подвергаются кавитации: в воде образуются и схлопываются пузырьки, процесс сопровождается гидроударами, нагреванием и снижением давления в жидкости. Таким образом, дальнейшее движение резко замедляется и становится небезопасным.

Где используются катера на подводных крыльях

Несмотря на ряд минусов, судна на ПК по-прежнему активно используются во многих странах. Во-первых, они давно хорошо зарекомендовали себя как пассажирские теплоходы, курсирующие по крупным водным артериям, озерам, водохранилищам и т.д. Многие образцы «крылатого флота СССР» еще в строю и продолжают выполнять свою миссию.
Во-вторых, малые катера на ПК успешно патрулируют прибрежные территории, быстро догоняя нарушителей границ, рыболовов-браконьеров и т.д. 
В-третьих, такие суда используются в военных целях. В частности, для оперативной высадки морского десанта или ведения разведывательных операций.
По мнению ряда экспертов, к усовершенствованным яхтам на подводных крыльях вскоре может вернуться былая популярность. Ведь сейчас, как и 30-40 лет назад, судовладельцы с интересом присматриваются к катерам на подводных крыльях. Кроме того, находятся инвесторы, готовые развивать и совершенствовать эти необычные по форме и эксплуатационным характеристикам «летучие корабли».

Судно на подводных крыльях

Изобретение относится к области судостроения и касается вопросов создания судов на подводных крыльях с улучшенными маневренными характеристиками и управляемостью при движении в условиях морского волнения.

Известно судно на подводных крыльях, имеющее корпус, воздушный движительный комплекс, расположенный на установленных по бортам небольших горизонтальных воздушных крыльях, подводные несущие крылья по бортам и кормовое крыло (Транспортные суда на подводных крыльях, В.И.Блюмин, Иванов Л. А. и Масеев М.Б., «Транспорт», М., 1994, стр.81-82) — прототип.

Однако для эксплуатации такого судна в условиях морского волнения, оно имеет ряд недостатков, к числу которых относятся:

— недостаточная подъемная сила для выхода судна на режим разгона;

— воздушные движители не обеспечивают достаточной тяги для разгонных режимов движения судна и, кроме того, двигатели воздушных движителей подвержены заливанию их водяными струями и брызгами от носовой оконечности судна и носовых крыльев;

— недостаточная стабилизация продольного и бокового движения судна на волнении;

— ограниченный срок эксплуатации движительного комплекса в условиях агрессивной среды, коей является соленая морская вода;

— имеет место неблагоприятное, в части снижения подъемной силы, взаимное влияние подводных несущих крыльев из-за этажерного расположения друг над другом элементов.

Задачей предлагаемого изобретения является создание скоростного судна на подводных крыльях (СПК), обеспечивающего движение в условиях морского волнения со скоростями свыше 150 км/ч, а также на промежуточных скоростях с высокой мореходностью и маневренностью по скорости хода и курсу, и длительную эксплуатацию в условиях соленой агрессивной среды. Для этого судно на подводных крыльях, имеющее корпус, движительный комплекс и комплекс подводных крыльев, оборудовано расположенным по обе стороны корпуса центропланом брызгозащитной конфигурации, простирающимся вдоль корпуса, начиная от его носовой оконечности, и имеющим прикрепленные к нему снизу, в его передней части, и разнесенные по бортам за пределы корпуса скеги, а также консольно прикрепленные по обе стороны к нему профилированные воздушные крылья, и системой автоматического управления движением судна. Причем комплекс несущих подводных крыльев выполнен состоящим из носового крыла и разрезных центральных подводных крыльев, разнесенных по бортам за пределы корпуса и закрепленных стойками на центроплане в средней части по длине судна. Движительный комплекс выполнен состоящим из размещенных побортно на скегах вентилируемых водометных движителей (ВВД), оборудованных газотурбинными установками (ГТУ), и турбовентиляторных движителей (ТВД), расположенных над кормовой частью корпуса и центроплана, выполненных в морском исполнении, обеспечивающем их длительную эксплуатацию в соленой агрессивной среде. Причем носовое и центральные подводные крылья имеют в плане форму с обратной стреловидностью по отношению к потоку. При этом на транце корпуса установлен стабилизатор продольного и бокового движения.

Кроме того, стабилизатор продольного и бокового движения выполнен в виде поворотной стойки, на нижнем конце которой установлено подводное вспомогательное крыло.

При этом газотурбинные установки размещены в центропланах и оснащены приводами ВВД в виде угловых редукторов, размещенных в скегах.

Наряду с этим, вентилируемые водометные движители оборудованы расположенными за их соплами надкрылками.

Кроме того, воздушные крылья оснащены концевыми шайбами.

Наряду с этим, на задних кромках воздушных крыльев установлены секционированные управляемые закрылки.

Кроме того, на задних кромках центроплана имеются управляемые закрылки.

Причем начало центроплана находится на уровне нулевого теоретического шпангоута.

При этом скеги под центропланом расположены в районе его торцов.

Наряду с этим система автоматического управления движением судна связана с системой движительных комплексов, приводами закрылков и кормового стабилизирующего устройства.

Кроме того, над центральными подводными крыльями расположены стартовые элементы, установленные на стойках указанных крыльев.

Оборудование судна центропланом брызгозащитной конфигурации, простирающимся вдоль корпуса от носа, с консольно прикрепленными к нему профилированными воздушными крыльями, дает возможность осуществить аэродинамическую разгрузку, позволяющую снизить нагрузку на подводные крылья и тем самым оттянуть по скорости движения начало кавитации на подводных крыльях и улучшить стабилизацию продольного движения судна в условиях морского волнения. Кроме того, совместно со скегами они позволяют защитить от заливания водными струями и брызгами от носовой оконечности и носового крыла ТВД, размещенных над кормовой оконечностью корпуса и центроплана.

Введение в комплекс несущих подводных крыльев носового крыла обеспечивает ускорение выхода судна на режим крыльевого движения и ограничение амплитуд килевой (продольной) качки на волнении. Введение же разрезных центральных подводных крыльев, разнесенных по бортам за пределы корпуса, позволяет увеличить плечо восстанавливающего момента при крене судна и умерить бортовую качку.

Выполнение движительного комплекса в виде комбинации ТВД и ВВД и в морском исполнении обеспечивает высокую тягу для ускоренного выхода судна на разгонный режим и повышенную скорость движения, а также длительную эксплуатацию комплекса в соленой морской воде.

Использование в составе движительного комплекса размещенных под центропланом ВВД, оборудованных ГТУ, позволяет исключить падение тяги движителей, имеющее место для обычных невентилируемых водометных движителей при попадании в них воздуха в случае пересечения свободной поверхности, и тем самым обеспечить тягу, достаточную для движения судна на разгонном режиме.

Придание носовому и центральным подводным крыльям формы в плане с обратной стреловидностью по отношении к потоку, позволяет оттянуть по скорости начало кавитации на части крыльев, работающих под свободной поверхностью, и соответственно, начало падения на них подъемной силы.

Установка на транце корпуса стабилизатора, выполненного в виде поворотной стойки с подводным вспомогательным крылом на его нижнем конце, обеспечивает стабилизацию продольного и бокового движения судна на волнении и одновременно управление судна по курсу.

Наличие за соплом ВВД надкрылков для направления струи движителей позволяет увеличить демпфирование подводной крыльевой системы и уменьшить перегрузки движительно-двигательной системы при ходе на волнении, обеспечив более равномерную тягу.

Управляемые закрылки на задних кромках воздушных крыльев и центроплана позволяют регулировать подъемную силу воздушных крыльев и центроплана, а также усилить экранный эффект, обусловленный взаимодействием воздушных крыльев и центроплана со свободной поверхностью воды.

Концевые шайбы на торцах воздушных крыльев способствуют снижению поперечного перетекания потока на крыле, улучшая тем самым подъемную силу крыла.

Наличие над центральными подводными крыльями стартовых элементов увеличивает подъемную силу такого крыльевого комплекса и поэтому позволяет ускорить выход корпуса судна из воды на режиме разгона.

Расположением ТВД над кормовой частью корпуса и центроплана практически исключается заливание их водяными брызгами и струями от носовой оконечности и носового подводного крыла.

Выполнение воздушных движителей в виде турбовентиляторных движителей, объясняется тем, что для высоких скоростей движения судна они являются наиболее оптимальными по сравнению с другими движителями.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 схематически показано предлагаемое судно на подводных крыльях (вид сбоку), на фиг.2 — вид по А на фиг.1 и на фиг.3 — вид по Б на фиг.1 (вид снизу на судно).

Судно на подводных крыльях имеет корпус 1, к которому с обоих сторон прикреплен центроплан 2, представляющие собой вместе единую прочную конструкцию (фиг.1, 2). Центроплан 2 представляет собой плюсообразное крыло, имеет брызгозащитную конфигурацию и простирается вдоль корпуса 1, начиная от нулевого теоретического шпангоута. По торцам центроплана 2, под ним, в его передней части, установлены скеги 3, а также консольно прикреплены к нему с обоих сторон профилированные воздушные крылья 4 (фиг.2, 3). В центроплане 2 размещены газотурбинные установки (не показано) с приводами в виде угловых редукторов, размещенных в скегах 3 (не показано) вентилируемых водометных движителей 5, расположенных побортно и установленных на скегах 3. Консоли воздушных крыльев 4 по торцам оборудованы концевыми шайбами 6. На задних кромках воздушных крыльев 4 установлены секционированные управляемые закрылки 7, а на задних кромках центроплана — управляемые закрылки 8. Судно оборудовано комплексом несущих подводных крыльев, состоящим из выходящего из воды на разгоне носового подводного крыла 9, и разрезных центральных подводных крыльев 10, разнесенных по бортам за пределы корпуса 1 и закрепленных стойками 11 на центроплане 2 в средней части по длине судна (фиг. 1, 2). Носовое 9 и центральные подводные крылья 10 имеют в плане форму с обратной стреловидностью по отношению к потоку. Над центральными подводными крыльями 10 расположены стартовые элементы 12, установленные на стойках 11 центральных крыльев 10. На транце корпуса 1 установлен стабилизатор 13 продольного и бокового движения, выполненный в виде поворотной стойки 14 с подводным вспомогательным крылом 15 на его нижнем конце. ВВД 5 оборудованы надкрылками 16, расположенными за их соплами. Над кормовой частью корпуса 1 и центроплана 2 расположены турбовентиляторные движители 17 судна. Движительно-двигательный комплекс судна 5, 17 выполнен в морском исполнении. Судно оборудовано системой автоматического управления движением судна (не показано), связанной с системой движительных комплексов судна, приводами управляемых закрылков 8, 9 и кормового стабилизатора продольного и бокового движения 13.

Работа судна на подводных крыльях в условиях волнения осуществляется следующим образом.

После начала движения судна за счет совместной тяги движительного комплекса, состоящего из ВВД 5 и ТВД 17, на носовом подводном крыле 9 возникает подъемная сила, в результате действия которой увеличивается ходовой (продольный) дифферент судна и тем самым возрастают углы атаки как центральных подводных крыльев 10, так и воздушных крыльев 4 и центроплана 2, что способствует более быстрому и наиболее экономичному выходу на разгонный режим и последующий крыльевой режим движения. Ускоренному выходу корпуса судна из воды на режиме разгона также способствуют и стартовые элементы 12, расположенные над центральными подводными крыльями 10.

При этом управление движением на крыльевом режиме осуществляется под действием установленных на транце корпуса 1 элементов стабилизатора 13, причем за счет поворота стойки 14 происходит управление курсом судна, а за счет перекладки вспомогательного подводного крыла 15 — управление его дифферентом.

При изменении погружения носового подводного крыла 9 на нем изменяется величина подъемной силы, и за счет этого осуществляется умерение продольной качки судна на волнении.

Как при разгоне судна, так и при его движении в крыльевом режиме на волнении осуществляется дополнительное управление движением судна и умерением его продольной и поперечной качки путем перекладки управляемых закрылков 7, 8 воздушных крыльев 4 и центроплана 2 соответственно. Управление движением судна в целом на всех режимах его движения осуществляется системой автоматического управления движением судна, связанного с системой движительных комплексов 5, 17, приводами элементов 14, 15 кормового стабилизатора 13 продольного и бокового движения и управляемых закрылков 7, 8.

Таким образом, предлагаемое судно на подводных крыльях обеспечивает движение в условиях морского волнения со скоростями свыше 150 км/ч, а также на промежуточных скоростях с высокой мореходностью и маневренностью по скорости хода и курсу, и его длительную эксплуатацию в условиях соленой агрессивной среды, что его выгодно отличает от прототипа.

Суда на подводных крыльях » Все новости Одессы

25 августа 1957 года отправляется в свой первый рейс первый отечественный корабль на подводных крыльях «Ракета».

Теплоход «Ракета» был предназначен для скоростных речных пассажирских перевозок на пригородных и местных линиях, протяженностью до 500 км, с заходом в водохранилища Длина – 27 м. Ширина – 5 м. Осадка на плаву – 1,8 м. Осадка при ходе на крыльях – 1,1 м. Мощность силовой установки – 850 л.с. Скорость – 60 км/ч. Пассажировместимость – 64 человека.

Первые попытки создать судно на подводных крыльях предпринимались ещё в конце XIX века. В 1897 году живший во Франции русский подданный Шарль де Ламбер построил и испытал на Сене небольшое судно на подводных крыльях. Однако мощности паровой машины, использовавшейся на этом судне в качестве двигателя, не хватило для развития скорости, необходимой для того, чтобы корпус судна поднялся над водой.

Более успешными были опыты итальянского изобретателя Энрико Форланини. Он проводил эксперименты с моделями судов на подводных крыльях с 1898 года. В 1906 году созданное им полноразмерное экспериментальное судно в ходе испытаний на озере Лаго-Мажоре достигло скорости в 42,5 мили в час (68 км/ч). Этот катер имел многоярусные крылья наподобие этажерки.

В 30-e годы немецкий инженер Ганс фон Шертель с большой группой ученых и специалистов-практиков очень серьезно работал над идеей скоростного судна с подводными крыльями. К тому времени появились и подходящие материалы для конструкции корпуса и вполне пригодные мощные двигатели. Не существовало лишь одного – оптимальной формы подводного крыла.

Шертель испытывал модели самых немыслимых очертаний, но ничего не получалось. Судно не шло. В одних случаях ему не хватало остойчивости при движении на воде, в других – недостаточной оказывалась подъемная сила крыла и судно не поднималось над водой. Золотая середина так и не была найдена, хотя система подводных крыльев, созданная Шертелем, нашла применение. И все же полное практическое осуществление идеи подводного крыла не давалось зарубежным исследователям.

Примерно в те же годы студента кораблестроительного факультета Горьковского политехнического института Ростислава Алексеева заинтересовала статья в сборнике научных трудов ЦАГИ. В статье рассматривалось поведение крыла самолета в некоем плотном потоке, например, в воде. Автор доказывал: чем сильнее поток, тем быстрее возникают гидродинамические силы, обеспечивающие подъемную силу крыла.

 Создатель судов на подводных крыльях Ростислав Евгеньевич Алексеев.

Молодого человека захватила идея – заставить служить те гидродинамические силы, которые как раз не позволяли судам увеличивать скорость, делали водный транспорт тихоходным. Словом, решил врага обратить в друга.

И обратил!

Осенью сорок первого года Ростислав Алексеев – выпускник института – защитил дипломную работу «Глиссер на подводных крыльях». Государственная экзаменационная комиссия услышала о судне, которого еще не знала мировая история кораблестроения. Дипломная работа была признана соответствующей уровню кандидатской диссертации.

В проекте Алексеева использовался эффект малопогруженного подводного крыла (эффект Алексеева). Подводное крыло Алексеева состоит из двух главных горизонтальных несущих плоскостей – одна спереди и одна сзади. Двугранный угол при схождении или мал, или отсутствует, распределение веса – примерно поровну между передней и задней плоскостями. Погруженное подводное крыло, поднимаясь к поверхности, постепенно теряет подъемную силу, а на глубине, примерно равной длине хорды крыла, подъемная сила приближается к нулю. Именно благодаря этому эффекту погруженное крыло не способно полностью выйти на поверхность. При этом относительно небольшой гидропланирующий (скользящий по поверхности воды) подкрылок используется для помощи при «выходе на Эффект Алексеевакрыло», а также не позволяет судну вернуться в водоизмещающий режим. Эти подкрылки расположены в непосредственной близости к передним стойкам и установлены так, что на ходу касаются поверхности воды, в то время как несущие крылья погружены примерно на глубину, равную длине их хорды. Вся эта система впервые была испытана на небольшом катерке, который приводил в движение 77-сильный автомобильный двигатель.

После защиты диплома Р. Е. Алексеев получил направление на горьковский завод «Красное Сормово», в отдел технического контроля: молодой судостроитель стал контролером ОТК по приему танков – главной продукции завода. Время-то было военное.

На первом своем катере Р. Е. Алексеев в 1946 году отправился в Москву. Его приняли в заинтересованных организациях, специалисты познакомились с судном. У идеи судна на подводных крыльях появились первые сторонники не только в Горьком, но и в Москве. Крохотный коллектив лаборатории принялся за технический проект первого в мире судна на подводных крыльях под условным названием «Ракета».

Первое пассажирское судно на подводных крыльях под таким же названием поступило в эксплуатацию в 1957 году. Первое в серии судно «Ракета-1» было построено на рисунки конструктора Р.Е.Алексеевазаводе «Красное Сормово». Первый свой рейс «Ракета-1» совершила 25 августа 1957 года. В ходе этого рейса расстояние в 420 километров от Горького до Казани было пройдено за семь часов. На борту находилось тридцать пассажиров.

Серийный выпуск «Ракет» был налажен на феодосийском судостроительном заводе «Море». С 1959 по 1976 года было построено 389 «Ракет», в том числе 32 на экспорт. Высокооборотные дизельные двигатели поставлялись Лениградским заводом Звезда.

«Ракеты» были очень популярны, их название стало нарицательным и часто так называют все суда подобного типа. Поездка на «Ракете» в какую-нибудь живописную бухту была одним из любимых, хотя и недешёвых (цены билетов на такие суда заметно превышали цены на пригородные электрички на то же расстояние), видов семейного отдыха на реке.

В Нижнем Новгороде «Ракеты» использовались в ежедневных пригородных перевозках, а также как экскурсионные суда.

В Москве первая «Ракета» (а именно «Ракета-1») появилась в дни проведения VI международного фестиваля молодёжи и студентов летом 1957 года. «Ракету» привел в столицу главный конструктор судна Ростислав Евгеньевич Алексеев и лично продемонстрировал её Хрущёву.

На базе разработок Алексеева в России было построено большое количество коммерческих судов на подводных крыльях: «Ракета», «Стрела», «Спутник», «Метеор», «Комета», «Циклон», «Буревестник», «Восход». Строились и военные суда, в том числе и самое большое судно этого класса в мире – «Бабочка», ему предшествовали «Пчела», «Турья» и «Саранча».

Массовая эксплуатация «Ракет» в Москве велась с начала 1960-х до 2006 года. Существовали также маршруты и в Подмосковье: от МСРВ до Чиверево, Аксаково, Тишково, Речки Черной.

Существовала также пожарная модификация «Ракета-П» с двумя пожарными стволами и системами водяной и воздушно-пенной защиты. Дальность «стрельбы» — 90 м. Подача воды — 800 куб. м/час.

В короткий срок суда на подводных крыльях стали одним из наиболее популярных видов транспорта. Скорость, мореходность, комфорт, высокая экономичность позволяли крылатым судам успешно конкурировать с другими видами транспорта. Советский Союз обладал самым большим в мире флотом крылатых судов. Помимо «Ракеты» в СССР строились и другие типы гражданских теплоходов на подводных крыльях. К 1985 году на водных магистралях страны использовались более 1000 катеров «Волга», сотни теплоходов «Ракета», десятки теплоходов «Комета», «Метеор» и «Беларусь». В нашей стране суда на подводных крыльях ежегодно перевозили на регулярных линиях более 20 миллионов пассажиров. Советские крылатые суда успешно экспортировались во многие страны, в том числе в США, ФРГ, Францию, Италию и Великобританию.

С 2007 года в Москве началось постепенное восстановление «Ракет». Так, например, в 2009 году эксплуатировалось четыре «Ракеты»: 102 (VIP-салон, в регулярных перевозках не используется), 185, 191 (бывший номер 244) и 246.

 Теплоход «Беларусь» отличался тем, что имел очень малую осадку: на плаву — 0,91, при ходе на крыльях — 0,3 метра. Для сравнения: те же параметры у теплохода «Ракета» — 1,8 и 1,1 метра. «Беларусь» обслуживал пригородные и местные речные линии протяженностью до 320 километров. Судно брала на борт 40 пассажиров и при эксплуатационной мощности 600 лошадиных сил развивает скорость 65 километров в час.

Катер «Волга» был предназначен для прогулок, водного туризма и служебно-разъездных целей. Можно использовать на прибрежных морских линиях, а также на реках, озерах и водохранилищах протяженностью до 180 км. Длина – 8,5 м. Ширина – 2,1 м. Осадка на плаву – 0,85 м. Осадка при ходе на крыльях – 0,55 м. Скорость – 60 км/ч. Мощность – 70 л.с. Пассажиры – 6 человек.

Теплоход «Метеор» предназначался для скоростных речных пассажирских перевозок на пригородных и местных линиях протяженностью до 600 км. Длина – 34,6 м. Ширина – 9,5 м. Осадка на плаву – 2,3 м. Осадка при ходе на крыльях – 1,2 м. Скорость – 65 км/ч. Силовая установка – 2×850 л.с.. Пассажиры – 124 человек. «Метеоры» производились с 1961 по 1991 годы на Зеленодольском судостроительном заводе имени Горького. Всего было построено более 400 теплоходов этой серии. В нижегородском конструкторском бюро по судам на подводных крыльях имени Ростислава Алексеева была разработана модификация «Метеор-2000» с импортными двигателями и кондиционерами, которая также поставлялась в Китай. К 2007 году линия по производству «Метеоров» на заводе была демонтирована.

Теплоход «Комета» был предназначен для скоростных пассажирских перевозок на прибрежных морских линиях протяженностью до 230 миль. Длина – 35,1 м. Ширина – 9,6 м. Осадка на плаву – 3,2 м. Осадка при ходе на крыльях – 1,45 м. Скорость – 32 – 34 узла. Силовая установка – 2×850 л.с.. Пассажиры – 118 чел.

Теплоход «Восход» был создан для замены более старых судов на подводных крыльях – «Ракет» и «Метеоров». Длина – 27,6 м. Ширина – 6,4 м. Осадка на плаву – 2,1 м. Осадка при ходе на крыльях – 1,1 м. Скорость – 65 км/ч. Силовая установка – 2×500 л.с.. Пассажиры – 71человек. Строились «Восходы» на судостроительном заводе «Море» в Феодосии. Высокооборотные дизельные двигатели для теплохода поставлялись Ленинградским заводом «Звезда» и заводом «Барнаултрансмаш». В общей сложности к началу девяностых годов было построено более 150 «Восходов». В девяностых годах производство «Восходов» практически остановилось в связи с тяжёлым положением завода-производителя.

 

 Газотурбоход «Буревестник» предназначен для скоростных пассажирских перевозок на транзитных и местных линиях рек и водохранилищ протяженностью до 500 км Длина – 43,2м. Ширина – 7,4 м. Осадка на плаву – 2,0 м. Осадка при ходе на крыльях – 0,6м. Скорость – 90 км/ч. Мощность – 2×2700 л.с.. Пассажиры – 150 чел. «Буревестник» был флагманом среди речных СПК. Имел силовую установку на основе двух газотурбинных двигателей (ГТД) АИ-20 конструкции А. Г. Ивченко, позаимствованных от самолёта Ил-18. «Буревестник» существовал в единственном экземпляре. Эксплуатировался он c 1964 года до конца 70-х годов на Волге на маршруте Куйбышев — Ульяновск — Казань — Горький.


Подводные крылья и воздушная подушка

 

Человек тысячи лет ходил по морям на разных судах и, какова бы ни была их скорость, закон Архи­меда никогда не подводил: общий вес = водоизме­щение = СТАТИЧЕСКАЯ подъёмная сила, или плаву­честь.

Однако обычные килевые суда, даже с корпусом обтекаемой формы и оптимальной длиной (с точки зрения порождения волн), большую часть мощности силовой установки расходуют на создание системы волн и на преодоление сопротивления среды (трения воды о поверхность корпуса). Опыты показывают, что скорость килевых судов изменяется прямо про­порционально кубу мощности. Другими словами, чтобы удвоить скорость, надо в восемь раз увели­чить мощность силовой установки.

Даже самая рациональная форма корпуса не в состоянии изменить это правило. Вот почему при строительстве скоростных катеров уже в начале XX века все больше внимания стали уделять скользя­щим катерам (глиссерам), то есть использованию ДИНАМИЧЕСКОЙ подъемной силы.

Благодаря особой форме корпуса, корпус глис­сера, при достижении определенной скорости, вы­двигается из воды. Вместе с уменьшением водоизме­щения уменьшается также сопротивление воды и процесс создания волн. Однако все преимущества скольжения глиссеры демонстрируют только на «ти­хой воде». Плавать в свежую погоду они не могут.

Почти одновременно с идеей глиссеров появи­лась еще более радикальная идея: полностью подни­мать корпус судна из воды с помощью динамической подъемной силы, порождаемой погруженными в во­ду специальными плоскостями (крыльями). Тогда корпус перестает испытывать сопротивление воды и участвовать в порождении волн. Только подвод­ные крылья, соединенные с днищем стойками, оста­ются погруженными в воду. Но поскольку плотность воды в 800 раз превышает плотность воздуха, а подъемная сила, порождаемая подводными крылья­ми пропорциональна плотности среды, в которой они действуют, эти крылья могут быть гораздо мень­ше, чем крылья самолетов.

После того, как катер разгоняется, под крыльями вследствие воздействия набегающего потока воды возникает повышенное давление, а сверху — пони­женное. В результате создается подъемная сила, ко­торая «вытаскивает» корпус на поверхность воды.

Эффективность очевидна. Для того, чтобы обыч­ный катер водоизмещением 50 тонн развил скорость 50 узлов, ему нужна силовая установка мощностью 7500 л.с. Катеру на подводных крыльях того же во­доизмещения достаточно мощности 3500 л.с., так как он испытывает лишь сопротивление встречного потока воздуха, плотность которого в сотни раз меньше плотности воды.

Таким образом, главное преимущество судов на под­водных крыльях (далее для краткости я буду называть их на западный манер «гидро- фойлы»), это существенное снижение сопротивления во­ды по сравнению не только с нескользящими, но даже со скользящими судами (глиссе­рами).

Еще одно преимущество касается мореходных ка­честв. При движении полным ходом в свежую погоду быст­роходный катер (особенно реданный) сильно ударяется о волны. Это порождает тряс­ку и вибрацию, крайне непри­ятную для людей, усложняет использование оружия, влечет повреждения корпуса из-за высоких гидроди­намических нагрузок. Гидрофойл не страдает от ударов о волны, по крайней мере до тех пор, пока высота волны не превышает ту высоту, на которой находится его днище, когда корпус выдвинут из во­ды. Более того, снижение чувствительности к уда­рам волн приводит к снижению перегрузок и к мень­шей нужде сбрасывать скорость в волнение.

Первый гидрофойл продемонстрировал в 1891 году на Сене в Париже французский изобретатель граф Ламберти (Lamberti). Это был паровой катер с четырьмя погруженными поперечными «гидропло­скостями», призванными создавать динамическую подъемную силу. По отчетам прессы того времени, судно лишь слегка приподнималось на ходу и было недостаточно устойчивым. Только через 15 лет, в ок­тябре 1906 года, Ламберти добился успеха на Же­невском озере. Его новый катер скользил над водой на пяти подводных крыльях, которые при достиже­нии полного хода 22 узла частично выходили на по­верхность.

В 1891 году француз Шарль Д’Аламбер (Char­les D’Alembert) получил патент на изобретенное им подводное крыло. В 1894 году он построил катер, имевший паровую машину и четыре таких крыла. Он представлял собой две байдарки, соединенные по­перечной рамой, под днищем которых были укреп­лены одна за другой четыре доски с регулируемым углом наклона. Поверх поперечной рамы размеща­лись паровой котел и машина, работавшая на греб­ной винт. На испытаниях это странное сооружение скользило по воде со скоростью около 20 узлов. Од­нако корпуса байдарок, как и первого катера Лам­берти, не полностью выходили на поверхность воды.

 

В 1898 году итальянец Энрико Форланини (Enrico Forlanini), более известный в качестве конструктора дирижаблей, начал эксперименты с подводными крыльями, параллельно расположенными одно над другим, подобно ступеням лестницы-стремянки. В 1906 году на озере Маджоре он продемонстриро­вал свой 1,65-тонный катер, который с мотором мощностью 75 л.с. развил скорость 38,8 узлов.

Судно поднялось над по­верхностью воды примерно на полметра и продолжило свой путь, несмотря на не­большое волнение. Недостат­ками этой конструкции были, однако, большая осадка из-за «этажерки» крыльев и возросшее сопротивление среды, так как понадобились дополнительные распорки для системы крыльев.

В 1906 году итальянцы Крокко (Сгоссо) и Рикальдони (Ricaldoni) попытались ре­шить все эти проблемы, используя подводное крыло, составленное из двух плоскостей, состыкованных в виде буквы V. Такая форма крыла была значитель­но удобнее, чем «этажерка» из нескольких крыльев, расположенных друг над другом, причем каждое нижнее было меньше, чем вышележащее.

Их катер, построенный в Вараццо, имел длину 8 метров и водоизмещение 1,5 тонны. В передней ча­сти днища крепилось цельное V-образное крыло, а в кормовой части — два раздельных крыла по бо­кам корпуса, расположенные под тем же углом, как и обе половины переднего крыла.

Двигатель мощностью 100 л.с. вращал в проти­воположных направлениях два воздушных винта. Корпус начинал выходить из воды уже на скорости 5 узлов, на 13 узлах он был погружен в воду только кормовой частью, а на 38 узлах весь корпус подни­мался над водой на высоту 45 см. На озере Браччиано этот катер развил скорость 48 узлов!

 

Гидрофойл Крокко и Рикальдони (1908 г.)

 

В том же году некий капитан Саконе (Saconney), сославшись на предыдущие эксперименты Ламбер­ти, Д’Аламбера, Форланини, Крокко и Рикальдони, написал во французском авиационном журнале «La Technique Aeronautique»:

«Когда только нижняя поверхность плоскости, создающей подъемную силу, лежит на воде (как, например, в случае скользящих катеров), возникаю­щая подъемная сила равна лишь четверти той силы, что порождается полностью погруженной пло­скостью.

(Ь) грузоподъемность плоскости, двигающейся со скоростью 1 м/сек, составляет 25 кг/кв. метр, так что, в общем, если принять f за площадь, необ­ходимую для подъема одной тонны груза, a v — за скорость в м/сек, то имеем формулу: f=40/v2.

Следовательно, чем выше скорость, тем больше необходимо уменьшать площадь грузоподъемной плоскости».

В 1908 году итальянец Гвидони (Guidoni) устано­вил подводные крылья на корпусе гидросамолета, а американские пионеры авиации, братья Уилбер и Орвилл Райт, начали эксперименты с судном-ката­мараном на подводных крыльях. Однако позже они прекратили исследования в данном направлении и сосредоточили свои усилия исключительно на са­молетах.

В 1911 году американцы Ричардсон (Н.С. Richard­son) и Уайт (J.S. White) построили на государственной верфи в Вашингтоне первый американский воен­ный катер на подводных крыльях. У него крылья бы­ли полностью погружены в воду, а их угол атаки можно было регулировать. Корпус катера во время испытаний полностью вышел из воды уже на скоро­сти б узлов.

В 1909 году американцы Александер Грэхэм Белл (Alexander Graham Bell; 1847—1922 гг.), один из первых изобретателей телефона, и Кэйси Болду­ин (Casey Baldwin), тоже начали работы над гидрофойлами. Они купили у Форланини чертежи, на ос­нове которых построили и испытали в 1911 — 1919 гг. на озере Бра де Op (Bras d’Or) на канадском остро­ве Кап Бретон, один за другим четыре катера на под­водных крыльях, которые имели одинаковые названия, различаясь номерами (Hydro-Dome I—IV).

Последний из них, HD-IV, с тремя ступенчатыми крыльями в носовой части, имел длину 18,3 м, весил 5  тонн, был оснащен двумя моторами фирмы «Рено» по 250 л.с. Корпус выходил из воды на скорости 18,3 узла, максимальная скорость поначалу составляла 46,7 узла. В 1918 году, после установки двух авиаци­онных моторов «Liberty» этот катер развил скорость 61,5 узла (113,9 км/час).

 

Гидрофойл Белла и Болдуина (фото 1919 г.)

 

К сожалению, всем гидрофойлам Белла и Бол­дуина были присущи серьезные недостатки: боль­шая глубина погружения крыльев в режиме плава­ния, неустойчивость движения при волнении, осо­бенно, когда катер шел впереди настигавшей его волны. Кроме того, их подводные крылья сильно страдали от кавитации.

Частое использование воздушных винтов вместо гребных можно объяснить тем, что это упрощало конструкцию катеров. Вдобавок, тогда катер может иметь очень мелкую осадку, тогда как у катера с гребным винтом она в любом случае не менее 40—50 см. Неприятной стороной использования воздуш­ных винтов является их зависимость от силы и на­правления ветра. Так, встречный либо попутный ве­тер мог увеличить или уменьшить создаваемую тягу.

Из-за недостатка средств, вызванного полным от­сутствием коммерческого спроса на гидрофойлы, эти трудности в то время удалось преодолеть лишь частично, что вызвало определенный застой в сфере развития катеров на подводных крыльях.

 

 

 

 

НАЗАД  СОДЕРЖАНИЕ   ВПЕРЕД

В этот день 55 лет назад

25 августа 1957 года отправляется в свой первый рейс первый отечественный корабль на подводных крыльях «Ракета».
Первые попытки создать судно на подводных крыльях предпринимались ещё в конце XIX века. В 1897 году живший во Франции русский подданный Ш. де Ламбер построил и испытал на Сене небольшое судно на подводных крыльях. Однако мощности паровой машины, использовавшейся на этом судне в качестве двигателя, не хватило для развития скорости, необходимой для того, чтобы корпус судна поднялся над водой.
Более успешными были опыты итальянского изобретателя Энрико Форланини. Он проводил эксперименты с моделями судов на подводных крыльях с 1898 года. В 1906 году созданное им полноразмерное экспериментальное судно в ходе испытаний на озере Лаго-Мажоре достигло скорости в 42,5 мили в час (68 км/ч). Этот катер имел многоярусные крылья наподобие этажерки.

В 30-e годы немецкий инженер Ганс фон Шертель с большой группой ученых и- специалистов-практиков очень серьезно работал над идеей скоростного судна с подводными крыльями. К тому времени появились и подходящие материалы для конструкции корпуса и вполне пригодные мощные двигатели. Не существовало лишь одного – оптимальной формы подводного крыла.
Шертель испытывал модели самых немыслимых очертаний, но ничего не получалось. Судно не шло. В одних случаях ему не хватало остойчивости при движении на воде, в других – недостаточной оказывалась подъемная сила крыла и судно не поднималось над водой. Золотая середина так и не была найдена, хотя система подводных крыльев, созданная Шертелем, нашла применение. И все же полное практическое осуществление идеи подводного крыла не давалось зарубежным исследователям.
Примерно в те же годы студента кораблестроительного факультета Горьковского политехнического института Ростислава Алексеева заинтересовала статья в сборнике научных трудов ЦАГИ. В статье рассматривалось поведение крыла самолета в некоем плотном потоке, например, в воде. Автор доказывал: чем сильнее поток, тем быстрее возникают гидродинамические силы, обеспечивающие подъемную силу крыла.
Молодого человека захватила идея – заставить служить те гидродинамические силы, которые как раз не позволяли судам увеличивать скорость, делали водный транспорт тихоходным. Словом, решил врага обратить в друга.
И обратил!
Осенью сорок первого года Ростислав Алексеев – выпускник института – защитил дипломную работу «Глиссер на подводных крыльях». Государственная экзаменационная комиссия услышала о судне, которого еще не знала мировая история кораблестроения. Дипломная работа была признана соответствующей уровню кандидатской диссертации.
В проекте Алексеева использовался эффект малопогруженного подводного крыла (эффект Алексеева). Подводное крыло Алексеева состоит из двух главных горизонтальных несущих плоскостей – одна спереди и одна сзади. Двугранный угол при схождении или мал, или отсутствует, распределение веса – примерно поровну между передней и задней плоскостями. Погруженное подводное крыло, поднимаясь к поверхности, постепенно теряет подъемную силу, а на глубине, примерно равной длине хорды крыла, подъемная сила приближается к нулю. Именно благодаря этому эффекту погруженное крыло не способно полностью выйти на поверхность. При этом относительно небольшой гидропланирующий (скользящий по поверхности воды) подкрылок используется для помощи при «выходе на крыло», а также не позволяет судну вернуться в водоизмещающий режим. Эти подкрылки расположены в непосредственной близости к передним стойкам и установлены так, что на ходу касаются поверхности воды, в то время как несущие крылья погружены примерно на глубину, равную длине их хорды. Вся эта система впервые была испытана на небольшом катерке, который приводил в движение 77-сильный автомобильный двигатель.
После защиты диплома Р. Е. Алексеев получил направление на горьковский завод «Красное Сормово», в отдел технического контроля: молодой судостроитель стал контролером ОТК по приему танков – главной продукции завода. Время-то было военное.
На первом своем катере Р. Е. Алексеев в 1946 году отправился в Москву. Его приняли в заинтересованных организациях, специалисты познакомились с судном. У идеи судна на подводных крыльях появились первые сторонники не только в Горьком, но и в Москве. Крохотный коллектив лаборатории принялся за технический проект первого в мире судна на подводных крыльях под условным названием «Ракета».
Первое пассажирское судно на подводных крыльях под таким же названием поступило в эксплуатацию в 1957 году. Первое в серии судно «Ракета-1» было построено на заводе «Красное Сормово». Первый свой рейс «Ракета-1» совершила 25 августа 1957 года. В ходе этого рейса расстояние в 420 километров от Горького до Казани было пройдено за семь часов. На борту находилось тридцать пассажиров.
Серийный выпуск «Ракет» был налажен на феодосийском судостроительном заводе «Море». С 1959 по 1976 года было построено 389 «Ракет», в том числе 32 на экспорт. Высокооборотные дизельные двигатели поставлялись Лениградским заводом Звезда.
«Ракеты» были очень популярны, их название стало нарицательным и часто так называют все суда подобного типа. Поездка на «Ракете» в какую-нибудь живописную бухту была одним из любимых, хотя и недешёвых (цены билетов на такие суда заметно превышали цены на пригородные электрички на то же расстояние), видов семейного отдыха на реке.
В Нижнем Новгороде «Ракеты» использовались в ежедневных пригородных перевозках, а также как экскурсионные суда.
В Москве первая «Ракета» (а именно «Ракета-1») появилась в дни проведения VI международного фестиваля молодёжи и студентов летом 1957 года. «Ракету» привел в столицу главный конструктор судна — Р. Е. Алексеев — и лично продемонстрировал её Н. С. Хрущёву.

На базе разработок Алексеева в России было построено большое количество коммерческих судов на подводных крыльях: «Ракета», «Стрела», «Спутник», «Метеор», «Комета», «Циклон», «Буревестник», «Восход». Строились и военные суда, в том числе и самое большое судно этого класса в мире – «Бабочка», ему предшествовали «Пчела», «Турья» и «Саранча».
Массовая эксплуатация «Ракет» в Москве велась с начала 1960-х до 2006 года. Существовали также маршруты и в Подмосковье: от МСРВ до Чиверево, Аксаково, Тишково, Речки Черной.

Существовала также пожарная модификация «Ракета-П» с двумя пожарными стволами и системами водяной и воздушно-пенной защиты. Дальность «стрельбы» — 90 м. Подача воды — 800 куб. м/час

Суда на подводных крыльях реферат по транспорту

САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОРСКОЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КАФЕДРА ПРОЕКТИРОВАНИЯ СУДОВ КУРСОВАЯ РАБОТА НА ТЕМУ: “Суда на подводных крыльях” 2005 г. Содержание. Краткая история создания судов на подводных крыльях………………ененннннньнье: 3 Архитектурно-конструктивные особенности судов на подводных крыльях……….. 5 Силовые установки судов на подводных крыльях…………… нии аненнннененннннин 8 Особенности обводов корпуса и выступающих частей судов на подводных крыльях……………………………………………………………………………………10 Движетели судов на подводных крыльях………………………………………………11 Элементы проектирования СПК……………………………………………………….14 Требования, предъявляемые к подводным крыльям………………………………………… 14 Выбор количества и расположения подводных крыльев по длине судна……………………15 Выбор площади подводных крыльев…………………………………………………………..16 Выбор типа подводных крыльев……………………………………………………………….17 Выбор формы крыла в плане…………………………………………………………………….18 Выбор размеров и профиля подводных крыльев………………………………………………19 Взаимное расположение подводных крыльев и корпуса судна………………………………20 Проектирование корпусов судов на подводных крыльях………………………………….…20 Масса судов на подводных крыльях………………………………………………………..….21 Вопросы снижения уровней шума в помещениях СПК………………………………………21 Краткая история создания судов на подводных крыльях. К концу XIX века практически были исчерпаны резервы в повышении скорости движения водного транспорта. Появились многочисленные предложения по использованию гидродинамических сил для движения судов на больших скоростях. Но более перспективными оказались работы в 0 0 1 Fобласти создания скорост ных судов с использованием подводных крыльев. Многие из 0 0 1 Fспециалистов, развивавших это направление, работали и в области авиации. Использова нию крыла в судостроении способствовал и тот фактор, что массовая плотность воды в 800 раз больше, чем 0 0 1 Fвоздуха. Это означает, что для обе спечения одинаковой подъемной силы площадь подводного крыла 0 0 1 Fтребу ется в 800 раз меньше, чем воздушного. Основные задачи, которые было необходимо решить на пути создания СПК, заключались в выборе количества подводных крыльев, их геометрии и места расположения относительно корпуса 0 0 1 Fсудна. По этим трем принципиальным соображениям можно классифицировать все многообра зие типов СПК и схем подводных крыльев. Таким образом, 50-е годы 20- го века дали жизнь трем из четырех открытых направлений 0 0 1 Fсоздания судов на под водных крыльях. Архитектурно-конструктивные особенности судов на подводных крыльях. Внедрение нового принципа движения на воде настоятельно потребовало пересмотреть внешнюю и внутреннюю архитектуру и планировку судов, разработать и выбрать новые конструкции и материалы. Резкий рост скорости движения, подъем всего корпуса судна над водной поверхностью 0 0 1 Fпривели к тому, что с целью сниже ния аэродинамического сопротивления и улучшения экстерьера 0 0 1 Fкорпусу, надстройке, рубке и выступающим частям судна при даны обтекаемые стремительные формы. 0 0 1 FСудно на подводных крыльях можно назвать скоростным вод ным автобусом, назначение 0 0 1 Fкоторого — быстрая доставка пас сажиров на короткие и средние расстояния (до 500—600 км) с использованием самых дешевых дорог — рек, водохранилищ и морей. По общему расположению суда на подводных крыльях также напоминают самолет или автобус. Учитывая кратковременность пребывания пассажира на борту пассажирские помещения судов на подводных крыльях выполняют в виде салонов, оборудованных индивидуальными креслами авиационного типа с откидывающимися спинками или облегченными мягкими креслами или 0 0 1 Fдиванами. Салон распола гают с учетом обеспечения максимальных удобств пассажиров, хорошего 0 0 1 Fобзора и достаточного удаления от основного источ ника шума — машинного отделения. Рулевая рубка — центральный пост управления — находится, как правило, в носовой части судна, что обусловливает нормальное управление судном даже в условиях извилистых и 0 01 Fзасорен ных 0 0 1 Fрек. Машинное отделение следует по возможности удалять и изоли ровать от пассажирских 0 0 1 Fпомещений. Наиболее рационально рас полагать машинное отделение в кормовых отсеках судна. 0 0 1 FЭто связано,- однако, с необходимостью применения угловых редук торов или вертикальных 0 0 1 Fпередач мощности от двигателя к греб ному винту. На некоторых судах («Чайка», «Беларусь» и «Буревестник») кормовое расположение 0 0 1 Fмашинного отделения достигнуто в ре зультате применения водометных движителей. Таким путем 0 0 1 Fуда лось значительно улучшить условия обитаемости этих судов по сравнению с судами, у которых машинное отделение находится в средних отсеках. 0 0 1 FВспомогательные служебные и бытовые помещения (кладо вые, санузлы, дежурные каюты, 0 0 1 F 0 0 1 Fбуфеты и др.) необходимо раз мещать между машинным отделением и пассажирскими сало нами, создавая тем самым дополнительную звукоизоляцию от источников шума. При расположении машинного отделения в средних отсеках теплохода над ними можно предусматривать только вспомогательные помещения или прогулочные палубы. Основные места посадки и высадки на теплоходе необходимо проектировать с учетом максимального приближения их к посту управления, т. е. рулевой рубке, с целью минимальной потери времени на проведение операций по швартовке судна, высадке и посадке пассажиров и отходу судна от причалов. На крылатых теплоходах целесообразно предусматривать для пассажиров открытые площадки 0 0 1 Fили прогулочные палубы. При планировке помещений должны также учитываться определен ные требования к положению ЦТ судна по длине. Наиболее целесообразное расположение ЦТ по длине 0 0 1 F— 2—4% длины в корму от миделя. Разница в положении ЦТ при полном водо измещении и порожнем не должна превышать 4% длины. 0 0 1 FОборудование и архитектурное решение помещений тепло хода на подводных крыльях 0 0 1 Fподчинено одной задаче — обеспе чению хороших условий обитаемости при наименьших затратах. Внедрение новых материалов и учет специфических условий эксплуатации судов на подводных крыльях обусловили создание новых методов расчета прочности. В результате большой 0 0 1 Fнаучно-исследовательской работы и обобщения опыта смежных обла стей техники были получены 0 0 1 Fприближенные методы оценки прочности судов на подводных крыльях, позволившие разрабо тать конструкцию корпуса современных судов на подводных крыльях. 0 0 1 FХарактерная особенность судов на подводных крыльях — зна чительное увеличение динамической составляющей изгибающего момента, которая в несколько раз превышает статическую 0 0 1 F 0 0 1 Fсо ставляющую. Кроме того, днищевые конструкции должны обес печивать достаточную 0 0 1 Fпрочность при ударе о волну. Существую щие методы расчета ударных нагрузок, возникающих при 0 0 1 Fпо садке гидросамолета и движении глиссера на волнении, не могли быть применены для судов на подводных крыльях. Поэтому в содружестве с учеными Горьковского 0 01 Fполитехнического инсти тута 0 0 1 Fи Института инженеров водного транспорта (под руковод ством д-ра техн. наук проф. Н. В. Маттес) была разработана приближенная методика расчета внешних сил при движении судна на волнении. Как показали многочисленные исследования, динамический изгибающий момент и давление 0 0 1 Fна днище судна в значительной степени зависят от схемы крыльевого устройства, и в особен ности 0 0 1 Fот носового крыльевого устройства. В результате приме нения новых конструкций крыльевых устройств, разработанных применительно к конкретным условиям эксплуатации каждого судна, внешние нагрузки, действующие на корпус, удалось уменьшить на 50—60% (по сравнению с 0 0 1 Fнагрузками глиссирую щих судов). Многие построенные суда на подводных крыльях имеют удельную мощность 28—32 л. с. на 1 т 0 01 Fводоизмещения при ско рости около 60 км/час. Однако доля полезной нагрузки у этих судов не превышает 30—32% (с учетом топлива) от полного веса судна. Для повышения доли полезной 0 0 1 Fнагрузки, а следова тельно, и увеличения экономической эффективности судна на подводных 0 0 1 Fкрыльях необходимо изыскать пути дальнейшего сни жения веса корпуса, крыльев, механической установки, оборудования и др. Корпуса и крыльевые устройства судна на подводных крыльях составляют в среднем 45—55% 0 0 1 Fот веса его порожнем, и поэтому особое внимание при проектировании следует обра щать на 0 0 1 Fвозможно большее уменьшение именно этих составляю щих нагрузки. Анализ характеристик различных материалов показал, что наиболее приемлемы для судов на подводных крыльях такие материалы, как дюралюминий, используемый для изготовления клепаных корпусов, алюминиевомагниевые сплавы различных марок, применяемые для корпусов в сварном 0 0 1 F 0 0 1 Fиспол нении, а также нержавеющие стали, используемые для изготов ления крыльевых устройств. Снижение веса корпуса и крыльевого устройства судна на подводных крыльях во многом зависит от рационального выбора элементов конструкций корпуса и крыльевого устройства на 0 0 1 Fос нове правильно установленных действующих внешних нагрузок. Для крыльевых устройств дополнительные резервы в снижении веса можно найти также в результате применения других 0 0 1 F(вза мен нержавеющей стали) материалов. На теплоходах «Чайка», «Беларусь» и «Буревестник» крыльевые устройства выполнены из алюминиевомагниевых сплавов типа АМг-61. При этом 0 0 1 Fэко номия составляет 50—65% от веса крыльевого устройства из нержавеющей стали. Опыт эксплуатации этих судов в 1963—. 1964 гг. показал достаточную прочность крыльевых устройств из алюминиевомагниевых сплавов не только при нормальной эксплуатации, но и в случае ударов о плавающие бревна, а также при посадке на мель. В настоящее время необходимо экспериментально 0 0 1 Fустановить характеристики усталостной проч ности и долговечность крыльевых устройств, выполненных из алюминиевомагниевых сплавов. 0 0 1 FБольшая экономия в весе может быть получена также в ре зультате применения пластмасс для изготовления крыльевых устройств. Расчеты показывают, что изготовленные из 0 0 1 F 0 0 1 Fстеклопла стиков с армированием крыльевые устройства обеспечивают эко номию в весе для теплоходов типа «Ракета» ~ 700 кг, типа «Метеор» ~ 2000 кг, типа «Комета» ~2300 кг (по сравнению с крыльевыми устройствами из нержавеющей стали). Экономия в весе при создании изоляции и при отделке судов достигается благодаря применению пленочных материалов, а также менее шумных механизмов и устройств, что позволяет уменьшить вес материала, идущего на звукоизоляцию. 0 0 1 FУчитывая сравнительно высокую стоимость материалов и обо рудования, используемых на 0 0 1 Fскоростных судах, необходимо, на ряду с экономией веса, стремиться к упрощению технологии и 0 0 1 Fуменьшению стоимости постройки этих судов. В некоторых слу чаях целесообразно пойти на ухудшение гидродинамических и других качеств судна. Так, в последнее время клепаные корпуса из дюралюминия стали заменяться сварными корпусами из алюминиевомагниевых сплавов. Это 0 0 1 F 0 0 1 Fприводит к некоторому утяжеле нию конструкции (механические свойства алюминиевомагние вых сплавов типа АМг-61 хуже, чем у дюралюминия; у Д16АТ GТ = 3000 кг/см2, GВ = 4400 кг/см2, у АМг-61 Gт = 1800 кг/см2, Gв = 3400 кг/см2), 0 0 1 Fоднако оправдано тем, что снижается трудо емкость и стоимость изготовления, а также улучшаются условия труда рабочих. 0 0 1 FПрименение клеесварных конструкций из дюралюминия по зволяет сохранить как весовые, 0 0 1 F 0 0 1 F 0 0 1 Fтак и прочностные качества кон струкции при значитель ном снижении трудоем кости на 0 0 1 F 0 0 1 Fизготовление. Такие конструкции при менены на судах типа «Комета» и «Буревест ник». В 0 0 1 F 0 0 1 Fнедалеком буду щем клеесварные кон струкции как наиболее перспективные найдут широкое 0 0 1 Fприменение в конструкциях из легких сплавов. Очень перспек тивно использование в конструкциях 0 0 1 F 0 0 1 Fсудов на подводных крыльях прес сованных панелей. Осо бенно выгодно 0 0 1 Fпримене ние 0 0 1 F 0 0 1 Fпрессованных пане лей для корпусов с на весной системой набора. Навесная система (рис. 74) 0 0 1 Fхарактеризуется тем, что шпан гоуты «навешены» на продольные ребра жесткости. 0 0 1 FПримене ние 0 0 1 Fтакой конструкции позволило значительно уменьшить про тяженность заклепочных или сварных 0 0 1 Fшвов и снизить трудоем кость постройки. Металлические конструкции судов на подводных крыльях, выполненные из алюминиевых 0 0 1 Fсплавов, с целью защиты от кор розии покрывают снаружи и изнутри грунтами ВЛ-02. Наружные поверхности дополнительно окрашивают: надводную часть — красками типа ПФ, подводную — красками ЭШЭЛ, ХВ. Кроме лакокрасочных покрытий подводная часть корпуса морских судов защищается от 0 0 1 Fкоррозии электрохимическим способом. Благодаря установке на судах типа «Комета» магние вых протекторов МЛ-4 или МЛ-5 (на днищевой части корпуса и кронштейнах крыльевого устройства) 0 0 1 Fкорпус оказывается полностью защищенным от коррозии. Однако при этом на под водные крылья, 0 0 1 Fвыполненные из нержавеющей стали и электри чески не изолированные от алюмипиевомагниевого 0 0 1 Fкорпуса, ин тенсивно выпадают солевые отложения, не смываемые водой. Через 20—25 дней слой 0 0 1 Fсолей крупнозернистой структуры, отло жившийся на поверхности крыльевого устройства, 0 0 1 Fприводит к тому, что теплоход выходит на крылья со значительной пере грузкой главных двигателей или вовсе не выходит на крылья. На преодоление дополнительного сопротивления требуется 100— 150 л. с. Для очистки крыльев необходим подъем теплохода. Очистка от солей производится 0 0 1 F 0 0 1 Fмеханически (с помощью наж дачной шкурки, скребков, шлифовальной машинки) или хими чески — 3—4%-ным раствором серной кислоты. 0 0 1 FБорьба с выпадением солей ведется двумя способами. Пер вый— покрытие плоскостей крыльев и стоек красками типа ЭСКАП, т. е. изоляция крыльев от корпуса путем окраски. Хотя такая окраска и не устраняет полностью выпадение солевых осадков, однако сцепление солей с поверхностью крыла значительно уменьшается, в результате соли легко смываются водой при 0 0 1 Fежедневной эксплуатации или могут удаляться перио дически через 20—30 дней аквалангистом с помощью жесткой щетки. Второй способ — электроизоляция от корпуса крыльевого устройства и выступающих частей, выполненных из металла с другим потенциалом, нежели корпусный металл. Изоляция в данном случае производится с помощью прокладок и втулок, устанавливаемых под планшеты и болты 0 0 1 Fкрепления. Этот спо соб более трудоемкий и сложный, но, по-видимому, и более 0 0 1 Fэф фективный. Оба способа по предотвращению солеотложений проверяются в эксплуатации. Силовые установки судов на подводных крыльях. Тип силовой установки на СПК предопределяет прежде всего — необходимая мощность в одном агрегате при минимальном весе, малый удельный расход топлива, небольшие габариты, 0 0 1 Fвозможность реверсирования и свободного хода; вы сокая эксплуатационная надежность, большой 0 0 1 F 0 0 1 Fмоторесурс, низ кая стоимость. В настоящее время трудно найти двигатель, от вечающий 0 0 1 Fодновременно всем перечисленным требованиям. Рас смотрим особенности двигателей различных типов. Двигатель внутреннего сгорания. Из двигателей внутреннего сгорания наиболее 0 0 1 Fцелесообразно применение ди зелей, работающих на относительно безопасном топливе (по 0 0 1 F 0 0 1 Fсравнению с бензиновым двигателем). Выпускае мые промышленностью быстроходные дизели не 0 0 1 F 0 0 1 Fбольших габаритов мало расходуют топлива, име ют сравнительно невысо кую строительную 0 0 1 F 0 0 1 Fстои мость. Реверсивные муфты их обладают свобод ным ходом, а большие числа оборотов позволяют выбрать гребной винт с высокими пропульсивными характеристиками при относительно небольшом диаметре. 0 01 FПоследнее(диаметр гребного вин та) особенно важно для речных судов на 0 0 1 F 0 0 1 F 0 0 1 F 0 0 1 Fподвод ных крыльях, осадка ко торых ограничена. Од нако небольшой моторе сурс 0 0 1 F 0 0 1 Fбыстроходных вы сокооборотных дизелей (500—1000 час.) и отно сительно небольшая 0 0 1 Fмощ ность 0 0 1 Fв одном агрегате ограничивают примене ние дизелей на судах с подводными крыльями, особенно при водоизмещении судов свыше 100 т. Турбовинтовые двигатели (ТВД), используемые в авиации, имеют небольшие габариты, 0 0 1 Fобладают очень малым удельным весом (0,15—0,3 кг/л, с.), большой мощностью в од ном агрегате и значительным моторесурсом. Однако применение этих двигателей в судостроении связано с необходимостью ряда переделок. 0 01 FИспользование выпускаемых отечественной промышлен ностью одновальных турбин с приводом на воздушный винт нерационально, поскольку при скоростях 60—70 км/час 0 01 Fк. п. д. воздушного винта крайне мал. Возможна установка ТВД с при водом на гребной винт регулируемого шага (ВРШ). Однако в этом случае необходимо учитывать сложность, повышенную 0 0 1 Fстоимость и недостаточную надежность (особенно в речных за соренных водах) винтов регулируемого шага. Наиболее реальна силовая установка с одновальной ТВД и с приводом на водометный 0 0 1 Fдвижитель. Такая установка пре дусмотрена на турбоходе «Буревестник» и находится в опытной эксплуатации. Двухвальные турбовинтовые двигатели могут быть применены с приводом на гребной стойки так, чтобы их носки располагались не ближе ‘/з хорды от носка крыла. При таком расположении точки максимальных разрежений на поверхности профиля крыла и профиля стойки смещены. Заднюю кромку стоек следует выпускать за заднюю кромку крыла и для высоких 0 0 1 Fскоростей делать ее тупой. Этим достигается от рывное обтекание стоек, и воздух, проникающий по стойкам, уходит в образовавшуюся за стойкой каверну, не попадая на крыло. Заметное влияние на величину сопротивления выступающих частей оказывает свободная поверхность. Ввиду образования волн и брызг при пересечении выступающими частями поверх ности воды сопротивление движению увеличивается. Условия работы рулей судов на подводных крыльях имеют специфическую особенность, заключающуюся в том, что при ходе судна на подводных крыльях руль пересекает поверхность воды. Поэтому при выборе геометрии и места расположения руля следует стремиться к тому, чтобы 0 0 1 Fтребуемые усилия на руле, обеспечивающие необходимые эволюции судна, достига лись в бессрывном диапазоне углов перекладки руля. Угол срыва потока с руля, пересекающего поверхность 0 0 1 F 0 0 1 Fводы, в широ ком диапазоне изменения удлинений и профилей сечений состав ляет 12-15°. Движетели судов на подводных крыльях. Наиболее распространенными типами движетелей судов на подводных крыльях являются гребной винт и водомет. По принципу действия они я вляются водореактивными, так как движущая сила на них создается за счет отбрасывания захватываемых из окружающей среды масс воды в сторону, противоположную направлению движения судна. Иногда на судах на подводных крыльях применяются воздушно-реактивные движетели (воздушный винт, турбореактивный двигатель и др.). 0 0 1 FОсобенности гидродинамики и проектирования гребных винтов су дов на подводных крыльях. 0 01 F Гребные винты судов на подводных крыль ях работают в специфических условиях. Для того, чтобы сохранить необходимое погружение гребному винту при выходе корпуса судна из воды, его исходное погружение должно быть достаточным, чего можно достичь с помощью наклонного 0 0 1 Fвалопровода или угловой колонки. Наи большее распространение на СПК получила установка гребных винтов на наклонных валопроводах. Угол установки валопроводов при этом колеблется от 6 до 15° , т. е. гребной винт работает в условиях косого потока. При движении судна на подводных крыльях гребной вал пересекает поверхность воды, что может привести к проникновению атмосферного воздуха через зону разрежения, образующуюся 0 0 1 Fвдоль вала, в область ра боты гребного винта. Это может оказать существенное влияние на его гидродинамические характеристики. 0 0 1 FИз-за больших скоростей движения гребные винты судов на под водных крыльях работают, 0 0 1 Fкак правило, в условиях развитой кавита ции. Отмеченные характерные условия работы гребных винтов судов на подводных крыльях обусловили особенности их проектирования. Решить задачу гидродинамики гребного винта судна на подводных крыльях с помощью оценки 0 0 1 Fвлияния на него отдельных факторов (ко сого потока, попадания атмосферного воздуха, кавитации 0 0 1 Fи др.) не представляется возможным, так как все эти факторы активно взаимо действуют. Так, косой 0 0 1 Fпоток ускоряет наступление кавитации, засасы вание атмосферного воздуха и область работы гребного винта может качественно изменить характер кавитации и т. д. Все это приводит к большим 0 0 1 Fтрудностям при определении гидродинамических характе ристик гребных винтов судов на подводных крыльях. Тем не менее, благодаря работам Э. Э. Папмеля, Н. Н. Поляхова, А. М. Басина, В. М. Лаврентьева, И. Я. Миниовича, А. А. Русецкого, Ю. М. Садовникова и др. гидродинамические характеристики гребных винтов судов на подводных крыльях можно определить с достаточной для практических целей точностью. Выбор геометрии и места расположения гребного винта СПК. 0 01 F Вы бор геометрии и места расположения гребного винта, обеспечивающих движение судна на подводных крыльях во всем диапазоне его скорости с учетом отмеченных факторов, представляет сложную задачу. К 0 0 1 F 0 0 1 Fособен ностям проектирования гребного винта добавляется также специфи ческий характер кривой сопротивления судна на подводных крыльях по скорости. Наличие „горба» сопротивления может привести к тому, что оптимальный гребной винт для основных режимов движения СПК не 0 0 1 Fобеспечивает выхода судна на подводные крылья или наоборот, оп тимальный гребной винт для преодоления „горба» сопротивления не обеспечивает заданной скорости или неэкономичен для нее. В конечном счете пригодность гребного винта для данного судна определяется его паспортной диаграммой, которая представляет собой совокупность взаимно согласованных между собой характеристик корпуса или крыльевого устройства с выступающими частями, двигателя и гребного винта, построенных в зависимости от скорости движения. При выборе места установки гребного винта СПК стремятся к тому, чтобы избежать засасывания к нему атмосферного воздуха. С этой целью его устанавливают в зоне повышенного давления кормового крыла или защищают от свободной поверхности воды специальными козырьками. 0 0 1 FУчитывая, что гребные винты СПК расположены вблизи поверхно сти воды, а значит, подвержены ударам плавающих в воде тел, особенно в речных условиях, для защиты впереди них 0 0 1 Fустанавливаются специаль ные отбойники. Откидка лопастей гребного винта в корму способствует смягчению удара при встрече его, например, с топляком. Частично погруженные гребные винты. 0 01 F Одним из способов сниже ния осадки судов на 0 0 1 Fподводных крыльях является применение полу погруженных винтов. При работе гребного винта в 0 0 1 F 0 0 1 Fусловиях ча стичного погружения в воду значительно ухудшаются его гидродинами ческие 0 0 1 Fхарактеристики. Причинами этого являются: уменьшение гид равлического сечения движителя из-за 0 0 1 Fчастичного погружения или по нижения уровня воды перед гребным винтом; засасывание воздуха из 0 0 1 Fатмосферы и поверхностная кавитация; волнообразование, вызывае мое гребным винтом, и нестационарность развития подъемной силы на лопастях гребного винта. 0 0 1 FВ общем виде задача о частично погруженном гребном винте реше на А. М. Васиным, однако создать практический метод расчета на основе этого решения не удалось. Для разработки такого метода потребовалось проведение широкой программы модельных испытаний, в результате которых были получены необходимые материалы по влиянию пересечения лопастями гребного винта поверхности воды на его гидродинамические характеристики. 0 0 1 FНа основе полученных материалов сделаны следующие рекоменда ции по проектированию частично погруженных гребных винтов: режим работы необходимо выбирать исходя из неравенства ; относительное погружение Т должно быть не менее 0,4; дисковое отношение выбирается, как и для глубокопогруженного некавитирующего; число лопастей должно быть максимально возможным из условия минимальной вибрации; профиль сечения лопастей рекомендуется принимать в виде плосковыпуклого сегмента; форму лопастей целесообразно принимать саблевидной. Водометный движетель на судах на подводных крыльях. Скоростные водометные движители впервые созданы в СССР. Эту задачу удалось успешно решить Р. Е. Алексееву в конце 40-х — начале 50-х годов применительно к судам на подводных крыльях. Основными причинами создания скоростных водометных движителей явились: необходимость максимального снижения осадки речных судов на подводных крыльях; требования повышения надежности движителя, работающего вблизи поверхности воды в условиях наибольшей вероятности столкновений с плавающими в ней предметами; попытка исключить или снизить вредные влияния на движитель кавитации и эрозии и обеспечить судну удовлетворительную управляемость на малых скоростях. При создании водометного движителя газотурбохода „Буревестник» наряду с традиционными 0 0 1 Fрешалась принципиально новая задача созда ния работоспособного двигательно-движительного комплекса — одновальная газовая турбина — водометный движитель. Такая турбина развивает 0 0 1 Fмаксимальную мощность на определенной частоте враще ния. Использовать для ее работы обычный гребной винт нельзя, так как, с одной стороны, он требует для раскрутки до требуемой частоты 0 0 1 Fвращения наличия определенной мощности, которой турби на при малых числах оборотов не располагает, а с другой стороны, он не позволяет регулировать упор, работая на постоянной частоте вращения. В таких условиях можно было бы применить винт регулируемого шага (ВРШ), но 0 0 1 Fсоздание такого винта для боль ших мощностей — не менее серьезная проблема. Разработанные к настоящему времени основы теории и расчета водометных движителей позволяют на первой стадии проектирования осуществлять приближенный выбор основных 0 0 1 Fэлементов водомета для СПК. Наибольшее распространение получили методы, разрабо танные под руководством А. М. Басина и М. А. Мавлюдовым. Важной особенностью водометеного движетеля является то, что при одном и том же диаметре рабочего колеса на нем можно создать заданный упор при различных массовых расходах воды через движетель. Учитывая, что гребные винты СПК работают на основных режимах в условиях развитой кавитации, спроектировав водомет, работающий на докавитационных режимах, мы получим относительный выйгрыш по КПД. Рассмотрим устройство водометного движетеля на примере скоростного катера Б-1. На кактере установлен трехступенчатый водометный движетель. Насосная часть водомета находится за транцем катера. Забор воды осуществляется через щелевидное отверстие, расположенное впереди кормового крыла катера. К корпусу катера в транцевой и днищевой частях водозаборник крепится на фланцах. В целях 0 0 1 Fзащиты насосной части от попадания по сторонних предметов на входе в водозаборник установлена съемная решетка с продольными и поперечными ребрами. Съемная конструкция решетки позволяет 0 0 1 Fпроводить на одном и том же водозаборнике испы тания различных решеток и облегчает доступ во внутреннюю часть водозаборника. 0 0 1 FКрутящий момент от двигателя к движителю передается через про межуточный вал. Для передачи упора ротора на корпус используется упорный подшипник, установленный на валу ротора. 0 0 1 FФундамент упорно го подшипника приварен к водозаборнику и крепится к корпусу катера. Управление и задний ход катера осуществляются поворотом струи, выбрасываемой водометом, с помощью реверсивно-рулевых пластин. Реверсивно-рулевое устройство представляет собой 0 0 1 Fкоробку, навешен ную на сопловую часть водомерного движителя. К коробке на петлях крепятся реверсивно-рулевые пластины. Реверс осуществляется при перекладке рулевых пластин на 90° к ДП катера за счет изменения направления струи с помощью специальных отгибов в нижней части 0 0 1 F 0 0 1 Fру левых пластин. Катер поворачивается на ходу благодаря одновремен ной перекладке рулевых пластин с борта на борт. Привод управления рулями — электрогидравлический. Каждый баллер соединен со своим гидроцилиндром. Система гидроуправления рулевыми створками расположена на кронштейне за транцем катера. Кнопочное управление системой находится на пульте управления катера. Элементы проектирования СПК. Требования, предъявляемые к подводным крыльям. К подводным крыльям как к несущим элементам крылатых судов предъявляется ряд требований, являющихся определяющими при их проектировании. Некоторые из них являются необходимыми для любого типа судна на подводных крыльях, другие – в зависимости от назначения СПК – желательными. К необходимым требованиям относятся следующие: 1. Способность поддержать постоянное значение подъемной силы в широком диапазоне скоростей движения. Это требование вытекает из необходимости стабильного движения судна на подводных крыльях в вертикальной плоскости при изменении скорости 0 4 3 5 0 4 3 3 0 4 3 E 0 4 3 4 0 4 3 2 0 4 3 8 0 4 3 6 0 4 3 5 0 4 3 D 0 4 3 8 0 4 4 F 0 4 3 1 0 4 3 0 ( лансировка судна по скорости). Для поддержания равенства Y= const при изменении скорости v, соответствующим 0 0 1 Fизменениям должны подвергаться коэффициент подъ емной силы крыла Су или его площадь S, или Су и 5 одновременно, поэтому балансировка судна по скорости различными конструкторами решается неодинаково. 2. Способность обеспечения судну продольной 0 01 Fи боковой остойчи вости (в дальнейшем — устойчивости) движения. Действительно, 0 01 Fпо сле отрыва корпуса судна от воды только подводные крылья, находясь в контакте с водой, способны взять на себя эти функции. 0 01 FБалансиров ка судна по скорости принципиально обеспечивает одновременно и продольную устойчивость при движении судна на 0 01 Fкрыльях. Для обес печения боковой устойчивости этого оказывается 0 4 3 D 0 4 3 5 0 4 3 4 0 4 3 E 0 4 4 1 0 4 4 2 0 4 3 0 0 4 4 2 0 4 3 E 0 4 4 7 0 4 3 D 0 4 3 E 0 4 1 F 0 4 3 E 0 4 3 4 . водные крылья для решения этой задачи должны иметь необходимый разнос по ширине (способ 0 0 1 FФорланини), необходимый размах подвод ной части (способы Крокко и Р. Е. Алексеева) или 0 0 1 Fустройства для управления (стабилизации) боковым моментом подводных крыльев (спо соб Гука). 3. Возможность получения максимального гидродинамического качества, т. е. требуемой подъемной силы при минимальном сопротивлении. Это требование может стать необходимым, если энергетические возможности судна ограничены или предъявлены жесткие требования в части экономики. В частном случае, если решается задача получения максимальной скорости или мореходности, это требование может перейти в разряд целесообразных. 0 0 1 FЧтобы удовлетворить требованию максимального качества под водное крыло должно иметь Су =mах при минимальном значении Сх. Учитывая, что Су и Сх определяются преимущественно 0 0 1 Fудлинением крыла и его профилем, при проектировании крыла с этих позиций осо бое внимание 0 0 1 Fдолжно быть уделено выбору удлинения крыла и гео метрии профиля его сечения. Максимальные 0 0 1 F 0 0 1 Fзначения гидродинамиче ского качества реальных подводных крыльев могут превы шать и 25. 4. Способность обеспечения судну требуемых характеристик управляемости и маневренности при движении на подводных крыльях. быть при выходе на крылья в четыре раза больше, чем на основном режиме. Если этого сделать не удастся, то v0 > 0,5 с соответствующим падением гидродинамического качества при выходе судна на крылья. Выбор типа подводных крыльев. С помощью V 0 01 F-образной формы подводных крыльев удается эффек тивно решить принципиальные вопросы стабилизации подъемной силы по скорости и обеспечения продольной устойчивости движения за счет изменения погруженной площади крыльев. Однако вопросы боковой устойчивости с помощью таких подводных крыльев решить трудно, так как при увеличении скорости 0 0 1 Fдвижения у них с уменьшением пло щади уменьшается и размах части крыла, погруженной в воду. Так как для обеспечения боковой устойчивости СПК размах погруженной части подводных крыльев должен быть соизмерим с шириной корпуса, при V-образных подводных крыльях их общий размах приходится делать настолько большим, что при этом затрудняется эксплуатация судна, увеличивая 0 0 1 Fосадку и затрудняя швартовку. Сравнительно большая пло щадь V-образных подводных крыльев приводит также к снижению их гидродинамического качества, расходу дорогостоящих материалов, из которых изготовляются крылья, лишней массе и т. д. Все это 0 01 Fприве ло к тому, что V-образные 0 0 1 Fподводные крылья, применявшиеся на ран нем этапе развития СПК, со временем уступили 0 0 1 Fтрапециевидным и ду гообразным. Трапециевидное крыло представляет собой вариант V-образного, центральная часть которого заменена плоской. В большинстве случаев размах плоской части такого крыла соизмерим с шириной 0 0 1 Fкорпуса судна. Этого оказывается достаточно для обеспечения требуемых гид родинамических 0 0 1 Fхарактеристик крыла, пересекающего поверхность во ды оставшимися V-образными концами. Глубина погружения плоской части трапециевидного подводного крыла под поверхность воды на эксплуатационных режимах движения судна, как правило, больше 0,75 хорды крыла, т. е, влияние 0 0 1 F 0 0 1 Fповерх ности воды на гидродинамические характеристики плоской части кры ла практически отсутствует. Угол наклона V-образных концов трапециевидного крыла к его плоской части принимается в пределах 25—30°. Показано, что при таких углах достигаются наиболее благоприятные условия во 0 0 1 F 0 0 1 Fизбежа ние попадания атмосферного воздуха с засасывающей поверхности по груженной в воду 0 0 1 Fчасти крыла и лучшие характеристики боковой устой чивости судна. Для повышения эффективности V-образных концов трапециевидных подводных крыльев их делают большей хорды (уширение концов) и с большим на 1— установочным углом атаки, чем у плоской части, а также с 0 0 1 Fпрофилем, обеспечивающим большие значе ния коэффициента подъемной силы. 0 0 1 FКоэффициент подъемной силы трапециевидного подводного кры ла меньше, чем у плоского, не пересекающего поверхность воды, так как его наклонные элементы, пересекая поверхность воды, 0 0 1 Fчастично оголяются и на них возникает срыв потока. Это приводит к росту со противления и в 0 0 1 Fконечном итоге — к падению гидродинамического ка чества. Дугообразное подводное крыло (например, на судах типа „Аквастрол») представляет собой крыло с переменным углом килеватости, от нуля в центральной части до 25-30° по концам. По 0 0 1 Fгидродинамиче ским характеристикам оно близко к трапециевидному, несколько уступая ему в гидродинамическом качестве. Плоское подводное крыло, используемое для судов в качестве мало- и глубокопогруженного, 0 0 1 Fпо гидродинамическим характеристи кам является, по-видимому, наиболее совершенным. 0 0 1 FПрименение его в качестве малопогруженного позволяет за счет влияния свободной по верхности воды на Су 0 01 Fуспешно решить вопросы стабилизации подъем ной силы по скорости и обеспечить 0 0 1 Fпродольную и боковую устойчи вость при ходе на крыльях. Недостаточную устойчивость при 0 0 1 Fвыходе на крылья в этом случае несложно обеспечить дополнитель ным высокорасположенным крылом (стабилизатором). 0 0 1 FИспользование глубокопогруженного плоского крыла требует ав томатической системы стабилизации подъемной силы по скорости и обеспечения продольной и боковой устойчивости. 0 0 1 FКомбинированное подводное крыло сочетает в себе элементы раз ных форм подводных 0 0 1 Fкрыльев. Примерами комбинированного под водного крыла являются плоское и трапециевидное 0 0 1 Fкрылья с централь ной V-образной вставкой. Вставка крыла в составе плоской частью „смягчает» ход судна на волне, предотвращает его полное оголение при пересечении волн, улучшает курсовую 0 0 1 Fустойчи вость судна. На отечественных судах на подводных крыльях широко применяется местная V-образность центральной части крыла. В табл. 23 приведены данные подводных крыльев с общей и местной V-образ-ностью некоторых отечественных судов. Общая V 0 01 F-образность подвод ных крыльев, как правило, невелика (в пределах 1—5°), местная в средней части (0,2-0,3l) — 10 -25°. Выбор формы крыла в плане. 0 0 1 FНаибольшее распространение на практике получили прямоуголь ные, стреловидные и с уширенными концами подводные крылья (рис. 20). Стреловидность крыла позволяет увеличить скорость его бескавитационного обтекания (рис. 21). К этому следует добавить несколько лучшие мореходные качества стреловидного подводного крыла в связи с его большой протяженностью по 0 0 1 Fдлине судна (в большей степени перекрывает волну, уменьшая возможность полного ого ления 0 0 1 Fкрыла при пересечении волны) и его более высокие эксплуатаци онные показатели (более благоприятное взаимодействие с плавающими в воде предметами — косой удар и отбрасывание их за пределы судна, лучшие маневренные качества и др.), Уширение по размаху применяется у V-образных и трапециевидных подводных крыльях для повышения боковой устойчивости судна при движении на крыльях. 0 0 1 FНосовые подводные крылья известных СПК имеют угол стреловид ности от 15 до 40° (более 0 0 1 Fскоростные суда имеют больший угол стрело видности), кормовые — 5—10°. Рис. 21. Схема обтекания стреловидного крыла Рис. 20. Форма крыла в плане: а — прямоугольное; б — 0 0 1 F 0 0 1 Fстрело видное; в — с различной стрело видностью 0 0 1 F передней и задней кро мок; г — прямоугольное с 0 0 1 Fуши ренными концами; д — 0 0 1 Fромбо видное Выбор размеров и профиля подводных крыльев. 0 0 1 FКогда площади определены, дальнейший выбор размеров подвод ных крыльев подчинен требованиям минимального сопротивления, необходимой устойчивости движения и прочности. 0 0 1 FХорду и размах под водного крыла выбирают исходя из этих требований, однако стремятся к тому, чтобы удлинение крыла было не менее 5, т. Е В этом случае коэффициент индуктивного сопротивления крыла сравнительно мал. 0 0 1 FРазмах подводного крыла из условий боковой устойчивости дол жен быть соизмерим с шириной корпуса судна. Из этих соображений для плоского крыла он принимается равным ширине корпуса судна, а для V-образного и трапециевидного крыльев размах погруженной в воду части крыла должен быть не меньше ширины корпуса судна. Исходя из этого, общий размах трапециевидного подводного крыла примерно в два раза больше размаха его плоской части, т. е. ширины корпуса судна. Представляет интерес также следующая приближенная формула для определения размаха подводного крыла: 0 0 1 FВыбрав в первом приближении размах подводного крыла, его сред нюю хорду определяют из выражения . 0 0 1 FРазмах кормового несущего подводного крыла в нормальной схе ме СПК по соображениям оптимального взаимодействия с носовым крылом следует выбирать на 15—20 % меньше носового. 0 0 1 FОт выбора профиля в значительной степени зависят характер обтекания подводно го крыла потоком, коэффициенты подъемной силы, сопротивления и продольного момента крыла, его кавитационные характеристики, способность движения при малых погружениях без попадания 0 01 Fатмо сферного 0 0 1 Fвоздуха в зону разрежения крыла, прочностные характери стики крыла и т. д. 0 0 1 FДанные, приведенные по рекомендуемым коэффициентам подъем ной силы подводных крыльев различных типов для приближенного выбора их площади в какой-то степени учитывают 0 0 1 Fразличные требова ния к профилю подводного крыла; тем не менее к выбору профиля следует подходить с особой тщательностью. 0 0 1 FНаиболее часто у подводных крыльев встречаются плосковыпук лые и выпукловогнутые профили с относительной толщиной от 4,5 до 7,5 % хорды крыла с вогнутостью нижней стороны 0,02-0,03. 0 0 1 FКоэффициент подъемной силы и гидродинамическое качество под водного крыла с выпукловогнутым профилем несколько выше, чем с плосковыпуклым при одном и том же угле атаки, 0 0 1 Fчто связано с уве личением давления на нагнетающей стороне вогнутого крыла. Тем не менее из 0 0 1 Fусловий технологии изготовления и эксплуатации для под водных крыльев на практике чаще применяются плосковыпуклые профили. 0 0 1 FВ отличие от самолетных профилей, у которых максимальная тол щина расположена на 0 0 1 Fрасстоянии 30 % хорды от носка профиля, макси мальная толщина профилей подводных крыльев 0 0 1 Fрасполагается на рас стоянии 40—50 % хорды от носка профиля. Это обеспечивает более 0 0 1 Fрав номерное распределение давления (разрежения) на верхней стороне подводного крыла, а 0 0 1 Fследовательно, и более высокие его кавитацион ные характеристики, а для малопогруженного крыла 0 0 1 F- и более благоприятные условия для исключения попадания к нему атмосфер ного воздуха. Для высокоскоростных (более 100 км/ч) судов на подводных крыльях, где кавитации крыла 0 0 1 Fизбежать практически невозможно, при меняются суперкавитирующие или вентилируемые профили 0 0 1 Fподводных крыльев. Однако они имеют низкие гидродинамические характеристи ки (k =5 — 6), что ставит под сомнение перспективность судов с такими подводными крыльями ввиду их низкой 0 0 1 Fэкономической эффектив ности. Взаимное расположение подводных крыльев и корпуса судна. В зависимости от распределения нагрузки между подводными крыльями, а также из соображения оптимального взаимодействия между ними (точнее воздействия носового крыла на 0 0 1 Fкормовое) выби рается расстояние между крыльями. Для морских СПК это расстояние по длине 0 0 1 Fсудна существенно влияет на вертикальные ускорения. В ча стности, вертикальные ускорения оказываются максимальными, если расстояние между крыльями соизмеримо с длиной волны. 0 0 1 FНемаловаж ным фактором при выборе расстояния между подводными крыльями и их отстояния от центра тяжести судна является прочность крыльевого устройства. У отечественных судов на подводных крыльях расстояние между носовым и кормовым подводными крыльями лежит в пределах 17—47 хорд носового крыла (теплохода „Ракета» и 0 0 1 Fгазотурбохода „Буревест ник» соответственно). Для выбора расстояния между подводными крыльями из условия минимума вертикальных 0 0 1 Fускорений могут быть использованы соотно шения : или где , — наибольшая и наименьшая длина волны заданного спектра; — расстояние между подводными крыльями. Из условий оптимального воздействия носового подводного крыла на кормовое расстояние между подводными крыльями может быть найдено из соотношения: где — размах носового крыла. Отстояние подводных крыльев от корпуса по высоте выбирают, как правило, из условий прохождения без касания вершины волны, на которую рассчитано судно. При этом и расчет принимается высота волны 3 %-ной обеспеченности. Проектирование корпусов судов на подводных крыльях. Суда на подводных крыльях на основном режиме имеют высокое гидродинамическое качество (в среднем 14-16). Однако возможность реализации этого качества зависит от режима выхода судна 0 0 1 Fна подвод ные крылья, гидродинамическое качество на котором значительно ниже (в среднем 8— 10). Поэтому одной из актуальных задач проектирования судов на подводных крыльях является 0 0 1 Fповышение их гидродинамиче ского качества на режиме выхода на крылья. Учитывая, что превалирующей составляющей сопротивления судна на подводных крыльях на 0 0 1 Fэтом режиме движения является сопротивле ние его корпуса, основные резервы повышения 0 0 1 Fгидродинамического качества —в снижении его сопротивления. Поэтому форма и обводы кор пуса судна выбираются прежде всего исходя из требования минимума сопротивления и в первую очередь, на переходном режиме движения -при выходе на подводные крылья. Форма и обводы корпуса СПК должны обеспечивать минимальные заливание судна при 0 0 1 Fдвижении в водоизмещающем режиме на волне, пе регрузки при ударах корпуса о волну на всех 0 0 1 Fрежимах движения и со противления при взаимодействии с подводными крыльями, а также требуемую дифферентовку судна при выходе на крылья. Эти требования обусловили создание специальных форм и обводов корпусов для СПК, которые значительно отличаются от других типов 0 0 1 Fсудов, в том числе глис сирующих.

2.972 Как работает судно на подводных крыльях


ОСНОВНЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ: Поднимите корпус лодки над водой.

ПАРАМЕТРЫ КОНСТРУКЦИИ: Судно на подводных крыльях (Это фольга или крыло под водой, используемое для подъема корпуса лодки, пока она полностью не будет вне воды.)


ГЕОМЕТРИЯ / СТРУКТУРА:

Деталь геометрии судна на подводных крыльях

ОБЪЯСНЕНИЕ, КАК ЭТО РАБОТАЕТ / ИСПОЛЬЗУЕТСЯ:

1.На малых скоростях корпус (корпус корабля) находится в воде, а суда на подводных крыльях полностью погружен в воду.

2. По мере увеличения скорости лодки подводные крылья создают подъемную силу.

3. При определенной скорости подъемная сила, создаваемая подводными крыльями, равна сумме веса лодки и груза. Поэтому корпус выходит воды.

4. Вместо увеличения лобового сопротивления с увеличением скорость, потому что корпус поднимается из воды (наоборот к тому, что происходит в традиционных лодках из-за сопротивления давления), подводные крылья обеспечивают больше эффективный способ плавания.Уменьшение лобового сопротивления способствует лучшему использованию мощности. нужен для движения лодки.


ДОМИНАНТНАЯ ФИЗИКА:

Как производится подъемник — Fluid Dynamics.

Для целей этого проекта будут представлены два объяснения в общем и основной способ. Эти теории являются применением уравнения Бернулли и Уравнение Эйлера для эффекта кривизны линии тока.

Уравнение Бернулли: Po = P 1 +

rv 1 + rgy 1 = P 2 + rv 2 + rgy 2
Переменные Шт.
Po Давление застоя [Па] или [фунт-сила / фут 2 ]
P Давление [Па] или [фунт-сила / фут 2 ]
r Плотность [кг / м 3 ] или [фунт-сила / фут 3 ]
В Скорость [м / с] или [фут / с]
г Гравитационная постоянная [м / с 2 ] или [фут / с 2 ]
г Высота [м] или [фут]
Деталь судна на подводных крыльях: a) Профиль давления б) Передача импульса в) Циркуляция г) Обтекатели
Это уравнение применяется к потокам вдоль линии потока. который может быть смоделирован как: невязкий, несжимаемый, устойчивый, безвихревой и для которые массовые силы консервативны.Также разница в высоте фольги ( расстояние от нижней части до верхней) достаточно мало, поэтому что разница rgy 2 — rgy 1 незначительно по сравнению с разницей остальных условий. Что осталось что давление плюс половина плотности, умноженная на квадрат скорости, равняется константе (давлению торможения).

По мере увеличения скорости вдоль этих линий тока давление капли (это скоро станет важным).Жидкость, которая движется по верхней поверхности фольги, движется быстрее. чем жидкость на дне. Это частично из-за визуальных эффектов, которые приводят к образованию вершин на конце фольги. Чтобы сохранить угловой момент, вызванный вращением против часовой стрелки вихрей, должен быть равный, но противоположный обмен импульсом к вихрю на задней кромке фольги. Это приводит к циркуляции жидкости вокруг фольги. Векторное суммирование скоростей приводит к более высокой скорости на верхней поверхности и более низкой скорости на нижней поверхности.Применяя это к Бернулли, можно заметить, что по мере того, как фольга рассекает жидкость, изменение скорости приводит к падению давления, необходимому для подъема. Как это представлено в На диаграмме результирующая или чистая сила (сила = (давление) (площадь)) направлена ​​вверх. Это объяснение можно дополнить принципом сохранения импульса. (Импульс = (масса) (скорость)) Если скорость частицы с начальным импульсом равна увеличивается, то возникает импульс реагента, равный по величине и противоположный по направлению к разнице импульсов.(См. Диаграмму). (Mi = Mf + DM)

Уравнение Эйлера:
d (p + rgy) / dn = rv / R
Переменные Шт.
P Давление [Па] или [фунт-сила / фут 2 ]
r Плотность [кг / м 3 ] или [фунт-сила / фут 3 ]
В Скорость [м / с] или [фут / с]
г Гравитационная постоянная [м / с 2 ] или [фут / с 2 ]
г Высота [м] или [фут]
n ​​Вектор в радиальном направлении
R Радиус кривизны линии тока [м] или [фут]
Детали давления в точках над Профиль

Здесь также предполагается, что термин, относящийся к высоте, пренебрежимо мал по сравнению с другие члены в уравнении.Это уравнение говорит, что по мере удаления от центра радиуса кривизны линии тока давление на линии тока увеличивается. В верхняя поверхность фольги находится ближе к центру кривизны линии тока, поэтому давление будет ниже, чем давление окружающей среды. над фольгой. Разница между давлением на верхней поверхности и окружающей средой. давление на нижнюю поверхность создаст чистое давление, которое вызовет подъем (см. диаграмма.)

Угол атаки:

Угол атаки

Как уже было сказано, подъемная сила возникает из-за динамики жидкости в области окружая фольгу. Но подъемную силу можно оптимизировать, разместив судно на подводных крыльях в угол (относительно набегающего потока жидкости) называется углом атаки (см. диаграмму). В цель состоит в том, чтобы оптимизировать отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению.Это соотношение зависит от формы фольги, которая в данном случае считается тонкой фольгой. При небольшом угле атаки подъемник быстро увеличивается, в то время как сопротивление увеличивается с небольшой скоростью. После угла ~ 10 подъем медленно увеличивается до ~ 15 °. где он достигает максимума. После ~ 15 стойл можно установить дюйм. Когда угол атаки составляет 3 к 4, соотношение подъемной силы и сопротивления максимально. Таким образом, рапира более эффективна при этих углах (3 и 4) с отношением подъемной силы к лобовому сопротивлению от ~ 20 до 25: 1

.

ОГРАНИЧИТЕЛЬНАЯ ФИЗИКА:

Деталь геометрии судна на подводных крыльях

Сначала люди могут подумать, что сваливание может быть проблемой для судов на подводных крыльях. есть в аэродинамических профилях, но, что удивительно, это не так.Не нужен крутой угол атаки в конструкция судна на подводных крыльях. Напротив, на подводных крыльях используются небольшие углы атаки, чтобы оптимизируйте отношение подъемной силы к лобовому сопротивлению, как объяснялось ранее.

Основное внимание уделяется конструкции пленки, распорок / опор и их позиционирование. Все эти особенности необходимо учитывать. Итак, особенности спроектированы так, чтобы развивать минимальную скорость, которая позволяет поднимать лодку определенного веса и удерживать это пленка на фольге.

Одна проблема, с которой может столкнуться судно на подводных крыльях, — это высота волн больше, чем стойки. Кроме того, если корабль движется быстрее, чем волны, фольга может вырваться на поверхность и за пределы воды, что приведет к потеря подъемной силы и отрицательный угол атаки, когда рапира ныряет в следующую волну, заставляя корабль рухнуть в море. Инженеры разработали суда на подводных крыльях, чтобы свести к минимуму эти ограничения и улучшение характеристик корабля.


УЧАСТКИ / ГРАФИКИ / ТАБЛИЦЫ:

Не отправлено


НЕКОТОРЫЕ ГИДРОФИЛЬЯ И ИХ ИСПОЛЬЗОВАНИЕ:

Суда на подводных крыльях стали очень популярными. Они используются в различных морских путешествиях, от военного использования до водных видов спорта. Высокая скорость, плавный круиз и лучшие повороты на подводных крыльях использовались на военных кораблях. Парусный спорт также принял суда на подводных крыльях для набрать больше скорости.Они позволяют создавать новые изобретения, которые могут удовлетворить людей желание бросить вызов опасности, как скай-лыжи. Это водные лыжи на подводных крыльях. прикреплен, что позволяет людям летать над поверхностью воды. С каждым днем ​​все больше судов на подводных крыльях используются, и в будущем они могут стать основным методом морских путешествий.


ССЫЛКИ / ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ:

Смотрите также на этом сайте: Аэродинамический профиль, Парусники

Александр, Алан, Джеймс Грогоно и Дональд Нигг; Парусный спорт на подводных крыльях .Хуанита Калерги: Лондон, 1972 г.

Бертин, Джон и Майкл Смит; Аэродинамика для инженеров, Третье издание . Прентис Холл: Нью-Джерси, 1998.

Крюк, Кристофер и А.К. Кермод; Судно на подводных крыльях . Pitman Paperbags: Лондон, 1967.

.

Веб-страница Международного общества судоводителей на подводных крыльях: http://www.erols.com/foiler/index.html


Судно на подводных крыльях: подъемное судно на подводных крыльях Обзор продукта

Подъемные суда на подводных крыльях были популярны в течение долгого времени.Их приверженность созданию качественной углеродной фольги сделала их фаворитом многих фольгированных пленок, а их последние разработки находятся на следующем уровне. Давайте быстро посмотрим, чем их фольга отличается от других.

Крылья и фюзеляжи

Lift — единственная известная мне марка, использующая цельную конструкцию крыла, фюзеляжа и стабилизатора. Основными преимуществами являются эффективность, жесткость, простота и вес. Все это приводит к получению более эффективной пленки, которую легче контролировать. Недостатками этой системы являются стоимость запасных частей и возможность упаковки.Некоторые утверждают, что крыло неудобно упаковать для путешествий, хотя я считаю, что его компактность просто прекрасна, если вы кладете крыло вместе с доской, а не в отдельную сумку для переноски. Она довольно плоская и не шире, чем будет ваша доска. Просто убедитесь, что это хорошо. Что касается прошлой совместимости, извините, но эти крылья несовместимы с подъемными мачтами старых моделей.

Одно из лучших преимуществ нового дизайна Lift Foil — это просто более широкий выбор крыльев. Преодолевая свою долгую историю создания доступных скоростных крыльев, теперь они предлагают крылья, которые позволяют двигаться на медленной и умеренной скорости, а также в вейке, серфинге и паддлбординге.Новые 150, 170, 170 рыб и 200, которые были выпущены недавно, действительно делают Lift Foils универсальным производителем фольги, способным удовлетворить подавляющее большинство потребностей райдеров в рамках своего бренда.

150 Крыло

Крыло и фюзеляж Lift 150 отлично подходят для покрытия широкого диапазона скоростей, оставаясь при этом маневренными и веселыми. Это крыло будет наиболее привлекательно для более легких райдеров, занимающихся серфингом или кайтбордингом с легким ветром, а также для более крупных райдеров, которым требуется умеренная скорость.

170 Classic и 170 Fish Wing

Крыло / фюзеляж Lift 170 — хороший шаг вперед по размеру по сравнению с 150. Он обеспечит аналогичные ощущения с некоторой большей подъемной силой и стабильностью для езды с меньшей скоростью или с более тяжелым гонщиком. Мы рекомендуем это крыло для легких серферов на небольших волнах, для серферов среднего размера при серфинге по грудь или на большой высоте, для кайтбордистов среднего и большого размера при легком и умеренном ветре и для райдеров XL.

170 Classic Fuselage vs.170 Рыба Фюзеляж


Разница между 170 Classic и 170 Fish не в конструкции крыла, а скорее в фюзеляже. Classic имеет такую ​​же жесткую конструкцию, как и другие крылья в линейке, в то время как фюзеляж 170 Fish имеет сужающуюся хвостовую часть, которая допускает прогиб всего на несколько миллиметров при переходе к хвостовику. Это делает поворот и качание немного более живыми и динамичными по сравнению с его полностью жесткой версией.

200 Классическое крыло

Модель 200 Classic, или Cruiser, как мы ее называем, быстро становится излюбленным крылом магазинов.Он обеспечивает максимальный подъем на низких скоростях и позволяет кататься без особой силы воздушного змея и волн. Будучи конструкцией лифта, он имеет огромный диапазон скоростей и по-прежнему развивает максимальную скорость около 20 узлов, так что и здесь он не сутулится. Одна из моих любимых вещей в этой фольге — это то, что она создает взрыв позади кайта, а также очень хорошо работает на небольших волнах для серфинга лежа, серфинга с веслом и вейкфайлинга, что делает его идеальным решением для одной фольги. Маленькие гонщики могут посчитать это крыло слишком большим на высоких скоростях, но средним и тяжелым гонщикам следует серьезно рассмотреть это крыло в своем колчане.

Мачты

Подъемные мачты 28, 32 и 36 дюймов


Подъемные мачты MHL имеют полностью карбоновую конструкцию и, как и большинство карбоновых мачт, имеют цельную мачту и воротник. Благодаря этому все остается жестким и легким. Как и в случае с крыльями, эти недавно разработанные мачты несовместимы со старыми трехсекционными наборами крыло / фюзеляж. Lift предлагает мачты размером 24, 28, 32, 36 и 40 дюймов, чтобы удовлетворить любые ваши потребности.

Мы обнаружили, что настоящими суперзвездами для среднего Джо являются мачты размером 28 и 32 дюйма.В сочетании с вариантами скорости от медленной до умеренной они обеспечивают достаточную длину для довольно быстрой езды и адаптации к изменчивым условиям. Некоторые преимущества этих мачт включают в себя уменьшенный вес, мелкий старт, большую щадящую способность при езде на берегу и меньшее сопротивление при езде при слабом ветре. Тем гонщикам, которые выбирают варианты с более высокой скоростью, такие как крыло 110 или гоночное крыло, нужно будет выбрать 36 дюймов или 40 дюймов для максимальной глубины при сильном крене против своего кайта.

Сумки

Один приятный сюрприз, который действительно остается незамеченным многими покупателями, — это качественные сумки индивидуальной посадки, которые Lift предоставляет вместе с покупкой мачты или крыла.Они действительно необходимы для ухода за фольгой, а наличие подходящей сумки снижает вероятность царапин и ошибок при обращении.

Написано и продюсировано Такером Вантолом, Райаном (Риго) Головерсичем


Такер Вантол

Местный прибой Макита и «наркоман на подводных крыльях». Вы можете поймать его по телефону или на воде на рассвете, тестируя новое снаряжение. Он мастерски владеет множеством видов спорта, формирует и страстно любит проводить время за водой.Когда он открыл для себя кайтбординг, он стал его основным видом спорта. То же самое можно сказать и о подводных крыльях.

21 марта 2019 Tucker Vantol

Лифтовая доска для серфинга на подводных крыльях с электроприводом (модель E2)

Электрическая доска для серфинга Lift Foil (модель E2)

У НАС ЕСТЬ ИНВЕНТАРЬ в нашем выставочном зале, расположенном в Нью-Хоуп, Миннесота!

И даже когда на его озере в Миннесоте есть лед, как бы безумно это ни казалось, владелец Weeders Digest ссорится.ПОЧЕМУ? Потому что электронное фольгирование — это так весело! Позвольте Брюсу пригласить вас на платную демонстрацию, чтобы вы могли убедиться в этом сами! Узнайте больше о нашей демо-программе «Попробуйте « Перед покупкой » ЗДЕСЬ

КАК ЭТО РАБОТАЕТ?
В eFoil используется усовершенствованная литий-ионная батарея для питания бесшумного электродвигателя, который установлен на полностью углеродном волокне на подводных крыльях и управляется беспроводным ручным контроллером Bluetooth. Наездники могут летать более часа со скоростью до 25 миль в час.

КТО МОЖЕТ ИСПОЛЬЗОВАТЬ eFOIL?
Мы разработали наши продукты для всех, от новичков, которые ищут веселые и безопасные занятия, до лучших спортсменов, которые ищут новые острые ощущения. Обычно мы рекомендуем eFoil для райдеров в возрасте от 16 лет и старше, которые весят менее 250 фунтов.

ЛИТИЙ-ИОННЫЙ АККУМУЛЯТОР
Мы работали с лучшими инженерами США над созданием пользовательского литий-ионного аккумулятора, созданного специально для суровых морских условий.

  • Предлагает среднее время поездки 60 минут, в зависимости от веса и скорости водителя.Ближе к 90 минутам катания является обычным явлением.
  • Для полной зарядки требуется менее 2 часов.
  • Легко заменяется и заряжается.
  • Прочный, водонепроницаемый и полностью погружаемый.
  • Оснащен самыми сложными внутренними компонентами и изготовлен для автомобильной промышленности для обеспечения безопасности водителей.
  • Весит 29 фунтов.

ДВИГАТЕЛЬ
Наша силовая установка обеспечивает максимальную мощность и надежность на рынке.Период. Он имеет жидкостное охлаждение и рассчитан на круглосуточную работу. Буксируйте своих друзей, пока вы это делаете.

eFoil ДВИГАТЕЛЬ: Наш двигатель обтекаемый и гидродинамический, что снижает сопротивление на воде. Его конструкция представляет собой прямой привод с минимальным количеством механических компонентов (редуктор не требуется) для максимального крутящего момента, отклика и бесшумности. Забудьте о сложных двигателях с резервными коробками передач, которым не хватает крутящего момента и которые в конечном итоге выйдут из строя. Наши двигатели практически не требуют обслуживания, рассчитаны на длительный срок службы и обеспечивают невероятную мощность.

НАШИ ГРЕБКИ: Наши гребные винты изготовлены по индивидуальному заказу из блока алюминия высочайшего качества, отполированы вручную, сбалансированы и обработаны для обеспечения долговечности и использования на море. Они предлагают идеальное соотношение тяги и энергии, увеличивая время автономной работы, обеспечивая мощность и скорость — все для невероятно плавной и тихой езды.

БЕСПРОВОДНЫЙ РУЧНОЙ КОНТРОЛЛЕР
Наш запатентованный ручной контроллер Bluetooth дает водителю полный контроль на кончиках пальцев для легкой и плавной езды.

  • Предлагает самую изысканную конструкцию дроссельной заслонки для полного контроля на кончиках ваших пальцев.
  • Использует самую мощную беспроводную технологию Bluetooth
  • Герметичный и полностью водонепроницаемый. Да, плавает.
  • Имеет автоматическое отключение питания при отпускании рычага или при погружении ручного контроллера в воду.
  • Имеет экран дисплея с уровнями заряда аккумулятора, настройками мощности, предупреждениями и несколькими профилями пользователей.
  • Не требует зарядки — одним поводом для беспокойства меньше.

КОНСТРУКЦИЯ
Десятилетний опыт проектирования и производства судов на подводных крыльях и высококачественных досок привел к созданию eFoil. Мы превратили лучшие материалы, дизайнерские навыки и внимание к деталям в невероятную поездку. Наши суда на подводных крыльях и доски изготовлены из высококачественного углеродного волокна, которое обеспечивает идеальную гибкость, а также прочность и снижение веса. Крылья взаимозаменяемы, поэтому райдер может менять дизайн для получения неограниченных ощущений от полета.Сборка осуществляется без проблем, и все компоненты могут быть разобраны для транспортировки за считанные минуты.

The Weeders Digest — дилер Lift eFoil, предлагающий полный спектр услуг. Вы можете найти дополнительную информацию, посмотреть видео и многое другое на нашем специализированном веб-сайте Lift e-foil ЗДЕСЬ. или посетите FoilMN.com

или позвоните нам по телефону 877-224-4899


Судно на подводных крыльях — обзор | Темы ScienceDirect

6.4.5 Тестовый пример: оценка моделирования турбулентности с двумя уравнениями для течений на подводных крыльях

Этот тестовый пример был рассчитан с использованием коммерческого компьютерного кода CFD конечного объема, ANSYS-FLUENT, версия 6.1.

Описание модели: Геометрия представляет собой двухмерное судно на подводных крыльях, охватывающее испытательный участок на расстоянии 3,05 м и длиной хорды ( C ) 2,134 м. Профиль поперечного сечения представлен обычным военно-морским воздушным винтом средней толщины ( т ) и изгибом ( f ), использующим профиль крыла NACA-16 ( т / C = 8% и f ). / C = 3,2%) с двумя модификациями. Подробная схема геометрии судна на подводных крыльях показана на рисунке 6.32, а геометрия задней кромки, препятствующая пению, подробно описана в Bourgoyne et al. (2000). Эксперименты, проведенные с этим испытательным судном на подводных крыльях, проводились в крупнейшем в мире водном туннеле — Большом кавитационном канале Уильяма Б. Моргана (LCC) в Мемфисе, штат Теннесси.

Рисунок 6.32. Схематическое изображение двухмерной геометрии судна на подводных крыльях.

Сетка: Для геометрии подводных крыльев расчетная область простирается на 1,5 × C до передней кромки, на 1,5 × C над и под поверхностью давления и на 3 × C после задней кромки.Для области течения строится сетка из четырехугольных элементов. При создании сетки особое внимание уделяется смещению внутренней области , охватывающей подводное крыло. Внутри этой области применяется довольно мелкая сетка O-типа для достаточного разрешения поверхности подводных крыльев и области пограничного слоя. Для области следа (ниже по потоку от задней кромки внутренней области) применяется довольно мелкая сетка H-типа для точного определения поведения потока в ближнем и дальнем следе.Оставшаяся внешняя область домена впоследствии заполняется более крупной сеткой H-типа. Общее количество узловых точек сетки 208 416 генерируется для всей вычислительной области со средним распределением y + при 2,31 и минимальным и максимальным y + при 0,09 и 4,06, соответственно. Расчетная сетка показана на рисунке 6.33.

Рисунок 6.33. Вычислительная сетка вокруг фольги крупным планом.

Особенности моделирования: Этот тестовый пример иллюстрирует важность не только оценки выбора различных моделей турбулентности, описанных выше, но также, что более важно, оценки пристеночных функций, используемых для моделирования пристенной области подводного крыла при высокие числа Рейнольдса.Исследуются три вида обработки стенок — стандартная логарифмическая функция стенки, неравновесная функция стенки и усиленная обработка стенки.

Алгоритм решения уравнений Навье – Стокса использовал неявную раздельную формулировку скорости и давления, такую ​​как схема SIMPLE. Это привело к уравнению Пуассона для поправки на давление, которое решалось с помощью стандартного итеративного решателя, обычно многосеточного решателя компьютерного кода ANSSYS-FLUENT. Дискретизация конечного объема использовалась для аппроксимации основных уравнений.Чтобы избежать нефизических колебаний поля давления и связанных с ними трудностей в получении сходящегося решения на совмещенной сетке, была использована схема интерполяции Ри и Чоу (1983). Схема второго порядка против ветра использовалась для конвекции, в то время как центрально-разностная схема использовалась для членов диффузии.

Рабочая жидкость, вода, считалась несжимаемой, и для моделирования использовались начальные условия по умолчанию, реализованные в компьютерном коде.

Граничные условия: На входе для всех переменных использовались условия Дирихле. Скорость на входе, основанная на скорости набегающего потока U ref , была принята постоянной со значениями 3 м / с и 6 м / с. При плотности и вязкости воды, имеющих значения 995,1 кг / м 3 и 7,69 × 10 — 4 кг / м с, соответствующие числа Рейнольдса, основанные на входных скоростях и длине хорды, составляют 8,284 × 10 6 и 1.657 × 10 7 соответственно. В поле набегающего потока скорость на входе также применялась к расчетным доменным стенкам выше и ниже подводных крыльев. Кинетическая энергия турбулентности k и диссипация ɛ были определены из измеренной интенсивности турбулентности I около 0,1%. На выходе для всех транспортируемых переменных применялись условия нулевого градиента. Граничные условия прилипания стенок были применены к поверхностям давления и всасывания судна на подводных крыльях.

Результаты: Сравнение измеренных и рассчитанных коэффициентов распределения давления на поверхности подводного крыла с использованием различных обработок стенок показано на Рисунке 6.34. На этом рисунке реализуемая модель k ɛ принята в сочетании с тремя обработками стенок для прогнозирования коэффициентов распределения давления. Очевидно, что использование различных подходов к обработке стен влияет на поведение раствора. Для сильных неблагоприятных градиентов давления и потоков отрыва пограничного слоя улучшенная обработка стенок обеспечивает наиболее точное распределение.Прогноз с помощью стандартной функции логарифмической стенки немного менее точен, но по-прежнему хорошо работает на переднем и заднем фронтах. Тем не менее, использование неравновесных пристеночных функций дает сомнительные результаты, особенно на передней кромке, где коэффициенты распределения давления на всасывающей и напорной поверхностях пересекаются.

Рисунок 6.34. Анализ обработки стенок: распределение коэффициента давления ( C p ) на поверхности судна на подводных крыльях ( U b = 3 м / с).

На рис. 6.35 представлены экспериментальные и прогнозируемые профили скорости пограничного слоя давления и поверхности при 93% C при скорости набегающего потока 3 м / с. Реализуемая модель k ɛ также используется здесь в сочетании с тремя обработками стенок для прогнозирования профилей скорости в пограничном слое между давлением и поверхностью. Как и ожидалось, в пристенной области использование различных процедур обработки стенок приводит к различным предсказаниям профилей скорости.Среди этих трех различных обработок стен достигается хорошее согласие между измерениями и подходом улучшенной обработки стен. Использование стандартной логарифмической функции стенки позволяет получить профиль скорости в пограничном слое, аналогичный профилю, полученному при улучшенной обработке стенки, за исключением того, что он имеет большую толщину пограничного слоя. Еще большая толщина пограничного слоя прогнозируется для неравновесной пристеночной функции.

Рисунок 6.35. Анализ обработки стенок: профиль нормализованной средней скорости давления-поверхности пограничного слоя при 93% C ( U ref = 3 м / с).

На рисунках 6.36 и 6.37 показаны измеренные и прогнозируемые профили скорости пограничного слоя давления и поверхности с различными моделями турбулентности, примененными при 93% C для скоростей набегающего потока 3 м / с и 6 м / с, соответственно. Замечено, что три модели турбулентности, стандартная k ɛ , стандартная k ω (модель Вилкокса) и SST k ω (модель Ментера), обычно преувеличивают границы толщина слоя по сравнению с экспериментальным результатом.Реализуемый k ɛ , по-видимому, единственная модель турбулентности, которая точно предсказывает профиль скорости в пограничном слое. Вблизи поверхности ( y / C <0,5%) эта модель исключительно хорошо предсказывает пограничный слой и продолжает поддерживать высокую степень корреляции при удалении от поверхности. В отличие от других моделей, реализуемая модель k ɛ дает определяемое изменение градиента, при котором профиль скорости становится тупым.

Рисунок 6.36. Характеристики модели турбулентности: профиль нормализованной средней скорости давления-поверхности и пограничного слоя при 93% C ( U ref = 3 м / с).

Рисунок 6.37. Характеристики модели турбулентности: профиль нормализованной средней скорости давления-поверхности и пограничного слоя при 93% C ( U ref = 6 м / с).

Заключение: Этот тестовый пример фокусируется на оценке приложений модели турбулентности — стандарт k ɛ , стандартный k ω (Wilcox’s), SST k ω (Menter’s ), и реализуемый k ɛ — в сочетании с тремя подходами к обработке стенок — стандартной логарифмической функцией стенки, неравновесной функцией стенки и улучшенной обработкой стенки — для турбулентного течения в пограничном слое над подводным крылом при высоких значениях Рейнольдса. числа.Что касается тестового примера, представленного в главе 5, проверка вычислительных решений выполняется путем сравнения прогнозов с экспериментальными данными для устранения неопределенности имитационной модели и степени, в которой модели соответствуют точному представлению реального физического потока в отсутствие аналитических решений. Реализуемая модель k ɛ , как обнаружено, точно предсказывает распределение коэффициента давления на поверхности судна на подводных крыльях, что приводит к хорошему общему прогнозу получаемых по давлению коэффициентов подъемной силы и сопротивления.Он также разрешает профиль скорости и правильно предсказывает истончение пограничного слоя, начало отрыва пограничного слоя и точку полного отрыва турбулентного пограничного слоя, движущегося назад с увеличением числа Рейнольдса. Для потоков с неблагоприятными градиентами давления и разделением пограничного слоя улучшенная обработка стенки считается хорошим кандидатом для решения таких сложных проблем пристенного потока. Тем не менее, следует отметить, что полученные численные результаты относятся только к контрольному случаю и могут отличаться для других типов рассматриваемых задач потока.

физика подводных крыльев

физика подводных крыльев

Для чего нужны суда на подводных крыльях? Как они Работа?

У судов на подводных крыльях много применений. Основная причина люди или предприятия устанавливают подводные крылья на свои гидроциклы, чтобы уменьшить сопротивление лодки, когда она движется по воде. Уменьшая сопротивление, гидроцикл может двигаться с большей скоростью, сжигая меньше топлива. Это использует гидроцикл намного экономичнее и обеспечивает более плавный, комфортный кататься, потому что гидроцикл движется выше досягаемости большинства волн.

Еще одна причина использовать суда на подводных крыльях — это весело. В на картинке ниже показаны водные лыжи, которые превратились в нечто, вы сидите, поставив ноги перед собой, пока вы «плывете по воздуху» за лыжной лодкой.

Чтобы узнать больше о Sky Ski, посетите http://www.skyski.com/

При использовании на парусных лодках, Судно на подводных крыльях может немного увеличить максимальную скорость. Когда-то корпус паруса лодка находится вне воды, сопротивление воды намного меньше.Просто объяснил, меньше поверхности «трения» о воду, чтобы замедлить лодку вниз. Это означает, что даже при слабом ветре небольшая лодка действительно может двинуться с места.

Большинство судов на подводных крыльях поднимают судно, которое они поддерживают. так же, как крылья самолета поддерживают его в воздухе. С участием достаточный подъем на водные крылья, корпус гидроцикла поднимается из вода. Пленки создают подъемную силу, когда вода движется по верхней поверхности фольга движется быстрее, чем вода, движущаяся по дну (изгибая верх фольги).Где есть более высокая скорость (воды в этих случаях) давление ниже. Если давление на нижнюю часть фольги выше, на фольге будет подъемная сила. Большинство пленок располагаются параллельно. к корпусу на 5 градусов вверх. Они расположены под углом из стороны в сторону, чтобы часть фольги выходить из воды при подъеме лодки, таким образом позволяя лодке для поддержания стабильности, удерживая часть фольги погруженной в воды.

Однако фольгу не нужно изгибать на вершине.Некоторые рапиры просто расположены так, чтобы иметь положительный угол атаки. Эти пленки действуют, просто выталкивая воду на высоких скоростях и создавая подъемная сила на гидроцикле за счет действия и противодействия. Эти фольги на самом деле немного менее стабильны, чем предыдущие пленки, потому что они не остаются частично погружен в воду. Плавсредства с такими покрытиями имеют тенденцию к заносу. при повороте на высоких скоростях из-за того, что в воде нет части аппарата чтобы обеспечить необходимое трение для поворота.

Основная причина того, что суда на подводных крыльях работают, — из-за Ньютона. Третий закон: для каждой силы действия существует равная и противоположная сила противодействия. С точки зрения непрофессионала это означает, что для каждой единицы силы, которую подводное крыло давит на воду, вода отталкивается с той же силой. Эта сила сопротивления — это то, что поддерживает вес гидроцикла на подводных крыльях.

Эти диаграммы показывают, как давление распределяется, как описано по уравнению Бернулли (Po = P1 + ½rv1² + rgy1 = P2 + ½rv2² + rgy2).

Po Давление застоя [Па] или [фунт-сила / фут2]
Давление P [Па] или [фунт-сила / фут2]
r Плотность [кг / м3] или [фунт-сила / фут3]
V Скорость [м / с] или [фут / с]
г Гравитационная постоянная [м / с2] или [фут / с2]
y Высота [м] или [фут]

Его уравнение, в простой формулировке, говорит, что когда объект движется через жидкость, чем быстрее жидкость движется по поверхности, тем меньше давление на поверхность. Это означает, что если жидкость (в данном случае вода) движется быстрее через верх фольги, тогда давление на нижнюю часть больше, чем на вершине.

Больше изображений и информации на http://web.mit.edu/2.972/www/reports/hydrofoil/hydrofoil.html

Другое уравнение, применимое к производимому лифту. на подводных крыльях — уравнение Эйлера (d (p + rgy) / dn = rv² / R).

P Давление [Па] или [фунт-сила / фут2]
r Плотность [кг / м3] или [фунт-сила / фут3]
V Скорость [м / с] или [фут / с]
г Гравитационная постоянная [м / с2] или [фут / с2]
y Высота [м] или [фут]
n Вектор в радиальном направлении —
R Радиус кривизны линии тока [м] или [фут]

Это уравнение говорит о том, что по мере удаления от центра радиуса кривизны линии тока давление на линии тока увеличивается.Верхняя поверхность фольги находится ближе к центру кривизны линий тока, следовательно, давление над фольгой будет ниже, чем давление окружающей среды. Разница между давлением на верхней поверхности и давлением окружающей среды. на нижней поверхности создаст чистое давление, которое вызовет подъем (Тина Росадо).

Больше изображений и информации на http://web.mit.edu/2.972/www/reports/hydrofoil/hydrofoil.html

2020 Cabrinha Hi Rise Lift Алюминиевый воздушный змей на подводных крыльях

2020 Cabrinha Hi: Rise Lift

Комплект фольги для универсального фрирайда

Hi-Rise Lift — это низкорасположенное крыло с высоким подъемом, которое идеально подходит для многих вещей.Во-первых, это отличный способ познакомиться с плаванием на подводных крыльях с его простой и устойчивой подъемной платформой. Благодаря своей способности подниматься на низких скоростях, подъемник Hi-Rise также является выбором райдеров, желающих кататься на рапирах в серфинге.

Размеры мачты: 65 см / 85 см

Совместимые платы: Double Agent / X: Breed Foil / AutoPilot

Код продукта: K0FOHRLFA

ДизайнПрофиль:

  • Низкое соотношение сторон
  • Профиль низкий строгальный
  • Умеренно очерченный контур
  • Прогрессивный собор

Профиль райдера:

Для гонщиков, которым нужны высокие характеристики и эффективность, с использованием высококачественных материалов.

2020 Hi: Возможности подъема подъема:

Технические характеристики:

  • Хорда: 190,6 мм
  • Площадь проекции: 902,55 см²
  • Размах крыла: 600 мм
  • AR: 4.0
  • Объем: 982,088 мм³

В наборе:
m8x25mm (4шт), m8x27mm (2шт), m8x40mm (4шт), m8x14mm (2шт), шестигранный ключ (5мм), торцевая головка, мачта, фюзеляж, протектор крыла (4шт), поролон вкладыш (можно использовать как вкладыш в пакет из фольги, продается отдельно)

2020 Cabrinha Hi: Rise Lift Характеристики:

  • НОВИНКА На 20% легче удлиненный фюзеляж на 650 мм с улучшенной стабилизацией и гидродинамикой
  • НОВАЯ сердцевина из дерева Павловния A-Grade с непревзойденным соотношением прочности и веса
  • НОВИНКА Переднее крыло — трехслойная вулканическая конструкция из базальтового волокна
  • NEW Заднее крыло — конструкция из кованого композитного материала
  • НОВИНКА Усиливающие вставки из АБС-пластика
  • Универсальная верхняя розетка с индикатором для использования на рельсовой системе или 4-точечном соединении
  • Анодированные экструдированные детали из авиационного алюминия 6061-T6
  • Водонепроницаемая экструзия для улучшения плавучести и минимального веса
  • Периметр крыла из прочного литого полимера
  • Крепеж с титановым покрытием и смазка в комплекте

Cabrinha 2020 Hi: Rise Lift Action Видео: