Разработки

ЛОДКА НА КРЫЛЬЯХ

10.04.2015
ЛОДКА НА КРЫЛЬЯХСкорости быстроходных моторных судов — глиссеров, скутеров и даже простых мотолодок — непрерывно растут. Эта закономерно не только в спорте, но и в повседневной эксплуатации таких судов, поскольку возросшие скорости одних транспортных средств неизбежно заставляют другие, на данном этапе отстающие, либо подтянуться, либо сойти с арены, уступив место более надежным, быстроходным и экономичным. Но рост скорости на воде отнюдь не столь безболезненный процесс, как может показаться с первого взгляда.
 
Он определяется в основном снижением гидродинамического сопротивления, а затем — на определенном скоростном рубеже — переходом от глиссирования к полету в непосредственной близости от поверхности воды. Однако если в режиме глиссирования человек мог управлять судном с помощью традиционных рулевых устройств, работающих в водной среде, то первые же попытки оторваться от нее показали, что этот новый режим движения требует принципиально иных систем управления, а пока их нет, таит в себе много скрытых опасностей. Перелистаем странички истории борьбы за абсолютный мировой рекорд скорости на воде. Пока претенденты на его завоевание не отрывались от поверхности воды, все шло хорошо. И никто из гонщиков еще не знал, что приближается минута, когда за рекорд придется заплатить собственной жизнью...
 
Первой жертвой скорости стал английский инженер Дональд Кемпбелл, потомственный гонщик, старший сын знаменитого рекордсмена Малькольма Кемпбелла, создателя катера с романтическим названием «Синяя птица». Но если Кемпбеллу-отцу его «Синяя птица», как и положено, приносила счастье, то Кемпбелла-сына она погубила. Правда, это была уже другая «птица». Дональд Кемпбелл построил катер принципиально нового типа: с авиационным турбореактивным двигателем, только название осталось старое, очевидно, с расчетом на удачу и спортивное счастье. Но счастье на этот раз изменило гонщику: в одном из рекордных заездов реактивная «Синяя птица» оторвалась от поверхности воды, перевернулась в воздухе и похоронила под своими обломками конструктора.
 
После Кемпбелла подобные катастрофы стали повторяться все чаще. Много известных спортсменов погибло, так и не разгадав причин неудачи. Ста го очевидно, что без серьезной научно-исследовательской и опытной работы двигаться вперед нельзя. Для изучения темных пятен в поведении «летающих глиссеров» были привлечены крупнейшие научные силы, применена самая современная электронно-вычислительная техника, сложнейшее приборное хозяйство, средства кинофоторегистрации экспериментов. Результат не заставил себя ждать: главные причины катастроф на воде были разгаданы, и конструкторы получили возможность продолжать работу над дальнейшим усовершенствованием «летающих глиссеров». Выяснилось и другое для изучения режимов полета на малой высоте и подготовки водителей нового вида транспорта необходимы специальные испытательные установки, летающие стенды и аппараты-тренажеры.
 
Рис. 1. Общий вид и детали конструкции
 
А — крыльевая система в комбинации с подвесным лодочным мотором:
 
1 — корпус типа «тримаран»; 2 — навесная консоль крыла; 3 — габаритный огонь (слева — красный, справа — зеленый); 4 — передний лонжерон центроплана, 5 — задний лонжерон центроплана; 6 — подвесной лодочный мотор мощностью 25—30 л. с.; 7 — узел крепления задней кромки крыла к корпусу;
 
Б — конструкция силовой рамы центроплана:
 
1 — передний лонжерон; 2 — фланцы крепления к бортам корпуса мотолодки; 3 — задний лонжерон; 4 — конусные болты; 5 — трубчатый наконечник заднего лонжерона; 6 — узел крепления задней кромки крыла; 7 — трубчатый наконечник переднего лонжерона;
 
В — винтомоторная установка с воздушным винтом:
 
1 — двигатель (силовая головка подвесного лодочного мотора «Вихрь-М»); 2 — водорадиатор; 3 — цепная передача с двигателя на воздушный винт; 4 — габаритный огонь ограждения воздушного винта (справа — зеленый, слева — красный); 5 — трубчатая рама; 6 — топовый огонь (белый); 7 — воздушный руль направления; 8 — ограждение воздушного винта; 9 — расширительный бачок системы охлаждения; 10 — подкос моторамы; 11 — опорная пята моторамы.
 
Подобный стенд, созданный студентами МВТУ Ю. Макаровым, В. Аникиным и А. Соболевым, экспонировался на НТТМ-76. О нем сегодня рассказывают авторы.
 
Основная цель, которую мы поставили перед собой, — создание спасательного средства, способного быстро оказать помощь тонущим или терпящим бедствие на воде людям и с минимальными потерями времени доставить пострадавших на берег для оказания неотложной помощи. Конечно, такой аппарат может быть использован и для связи. Нам казалось, что с помощью несложного навесного крыльевого устройства можно придать совершенно новые качества практически любому серийно выпускаемому нашей промышленностью судну — будь то мотолодка или катер.
 
Для начала мы избрали в качестве основы корпус мотолодки из стеклопластика, с обводами «тримаран», известный под названием «Кристалл» (эта лодка была выпущена небольшой серией предприятиями ОСВОДа). На ней установили легкосьемные плоскости стреловидной (в плане) формы, имеющие большое отрицательное V и погруженную в воду заднюю кромку (общий вид показан на рисунке 1, схема в трех проекциях — на рисунке 2). При этом сама лодка не подвергалась сколько-нибудь серьезным переделкам, если не считать усиления транца и вклейки бобышек для крепления моторамы.
 
В процессе испытаний мы предполагали опробовать два варианта движителей — сначала водяной, а затем воздушный винт, с приводом в обоих случаях от сиговой головки подвесного лодочного мотора «Вихрь-25». В первом случае управление осуществляется поворотом всего мотора, во втором — с помощью воздушного руля площадью 1,2 м2, расположенного непосредственно за винтом.
 
Как уже говорилось выше, на больших скоростях многие моторные суда имеют тенденцию отрываться от воды и переходить в режим полета на очень малой высоте, определяемой, как правило, глубиной погружения водяного винта (в случае установки воздушного винта эта высота может быть значительно больше). Очень часто суда с водяными винтами, выскочив из воды, продолжают движение, совершенно не касаясь воды, как говорят специалисты, — «на одном винте».
 
Но такое движение практически является неуправляемым и даже опасным. Разработанная нами крыльевая система, благодаря ее особой форме, делает полет около поверхности воды более стабильным и, что самое главное, саморегулирующимся: при возникновении крена на опускающемся вниз крыле быстро растет подъемная сила, и прямолинейный полет сам собою восстанавливается. Вследствие такой саморегуляции отпадает надобность в установке элеронов самолетного типа, и управление таким судном не требует длительной тренировки водителя.
 
Рис. 2. Лодка на крыльях.
 
Рис. 2. Лодка на крыльях.
 
Сам попет (в случае установки обычного подвесного лодочного мотора) происходит следующим образом: в статическом положении, при нормальной осадке лодки, задняя кромка обеих плоскостей погружается в воду на глубину 80—100 мм; при трогании с места и на скоростях порядка 20—30 км/ч эти погруженные участки крыльев создают дополнительную подъемную гидродинамическую сипу, способствуя «всплыванию» лодки; одновременно на непогруженной части крыльев возникает аэродинамическая подъемная сила, и при достижении лодкой воздушной скорости порядка 50—55 км/ч происходит отрыв крыльевой системы от поверхности воды. Узкая щель, образующаяся при этом между задними кромками крыльев и водой, способствует протеканию встречного потока вдоль корпуса лодки, увеличивая тем самым подъемную силу и как бы «выглаживая» волны и брызговые струи. Лодка взлетает и продолжает движение на высоте 0,3—0,5 м, используя эффект динамической воздушной подушки.
 
Из сказанного понятно, что наивыгоднейшим для быстрого взлета является движение против ветра — в этом случае его скорость суммируется со скоростью лодки, и необходимая воздушная скорость достигается быстрее. В случае установки подвесного мотора высота полета регулируется автоматически; по мере выхода гребного винта из воды она может снижаться, поскольку тяга винта падает. Эта взаимозависимость облегчает управление аппаратом и позволяет надеяться на широкое распространение в недалеком будущем «летающих лодок» именно с подвесными моторами.
 
Винтомоторная установка с воздушным винтом значительно расширяет рамки применения «летающих лодок», поскольку они становятся независимыми от воды и способны продолжать попет практически над любой подстилающей поверхностью, будь то песок, заболоченные луга, молевые участки водоемов или лед. При этом высота полета может увеличиться (с описываемым крыльевым устройством) до 1—1,5. м.
 
Разработанная и построенная нами винтомоторная установка состоит из си-повой головки подвесного лодочного мотора «Вихрь-25» с цепной передачей на воздушный винт. Редукция 1:3, что позволяет максимально использовать КПД винта. Поскольку двигатель «Вихря» имеет водяное охлаждение, его пришлось оборудовать водорадиатором и расширительным бачком емкостью 2 л. В качестве водорадиатора можно использовать маслорадиатор от автомобиля «Москвич-412» или один из имеющихся в ассортименте автомобильных водяных обогревателей, установив его так, чтобы он обдувался потоком воздуха от винта.
 
Провиденные испытания на воде показали, что в целом навесная крыльевая система себя оправдала. Но это не значит, что ее следует копировать: об этом рано говорить, поскольку сам принцип полета на малой высоте еще не нашел широкого применения и техника его недостаточно изучена. Наша работа пока дает только отправные данные для дальнейших экспериментов.




Рекомендуем почитать
  • НУЖЕН ЛИ ЗИМОЙ ХОЛОДИЛЬНИК?

    НУЖЕН ЛИ ЗИМОЙ ХОЛОДИЛЬНИК?Ежегодно с приходом зимы в редакцию начинают поступать письма, в которых читатели выражают вполне законное недоумение по поводу нерационального, на их взгляд, расходования электроэнергии бытовыми холодильниками. Действительно, в то время, когда за окном — трескучий мороз, домашний холодильник с урчанием поглощает все новые и новые киловатт-часы электроэнергии, чтобы понизить температуру внутри холодильного шкафа до двух-пяти градусов тепла и внутри «морозилки» — до минус десяти-пятнадцати. Правда, сегодня мало кто помнит, что в домах довоенной постройки в кухнях располагался встроенный шкаф-холодильник, представляющий собой нишу в наружной стене, которая с помощью нескольких отверстий сообщалась с наружным воздухом и имела плотные дверцы с теплоизоляцией. Конечно, такой холодильник был не слишком надежным: при оттепели замороженные продукты таяли, а в сильные морозы превращалось в ледяные глыбы то, что замерзать не должно.

Добавить комментарий

Защитный код
Обновить

ПОДПИСЫВАЙТЕСЬ VK FB


Нашли ошибку? Выделите слово и нажмите Ctrl+Enter.