ПАРУС В НЕБЕСАХ

У самолета было очень много предшественников. О воздушных шарах достаточно хорошо известно. Но тот самый игрушечный змей, который носится по небу с развевающимся мочальным хвостом, тоже дал пищу для пытливого ума исследователей.

Попытки летать на змеях больших размеров уходят в глубину веков. Особенно активно к полетам на простейших летательных аппаратах подключились пионеры авиации в конце XIX — начале XX века.

Наш соотечественник А. Ф. Можайский летал на большом змее, буксируемом тройкой лошадей. Полеты немца Отто Лилиенталя, превратившиеся в методическое исследование крыльев, были высоко оценены отцом русской авиации Н. Е. Жуковским. Один из первых русских пилотов, Б. И. Российский, летал на простейшем аппарате, разгоняясь для взлета на санях с горы. Аналогичные полеты были у П. И. Нестерова, А. Н. Туполева.

Все эти аппараты объединяла одна общая черта — они не имели органов управления, присущих современным самолетам и планерам (элеронов, рулей высоты и поворота). Управлялись они перекосом (передвижением) тела пилота. Тем самым изменялось положение центра тяжести аппаратов. Они получили название балансирных.

Увеличение веса летательных аппаратов сделало невозможным управление балансировкой, и балансирные планеры были преданы забвению.

В наше время старая идея возродилась на новом уровне. Начался поиск планирующих средств спасения космических аппаратов, и планеры-змеи послужили исследованиям космоса. Американский космический корабль «Джеминай» планировал на гибком крыле — параглайдере. Эта же идея получила спортивное воплощение.

В последние годы во всех концах нашей страны снова начались эксперименты со змеями.

Группа братьев Казенновых, при Саратовском университете, испытала несколько конструкций плоского пятиугольного змея, коробчатый змей известного саратовского авиамоделиста А. Ф. Григоренко и параглайдер — гибкое крыло.

В Москве работает энтузиаст водных лыж и полетов на змеях С. И. Любимцев. В Куйбышеве, Минске, Киеве, Ташкенте, Томске, Новосибирске и Владивостоке построены змеи, проводятся их испытания. Советские воднолыжники готовы начать заниматься этим спортом.

Опыты саратовских энтузиастов начались с пятиугольного змея и завершились облетом змея с гибким крылом (параглайдера). Здесь подробно описывается эта конструкция (рис. 1, 2), хотя большинство деталей и узлов от нее подходит и к змею пятиугольному и комбинированному.

Каркас змея изготавливается из дюралевых труб марки Д16Т (Д1Т) с наружным диаметром 30 мм и толщиной стенки не более 1 мм. Он состоит из двух боковых и центральной труб, соединенных между собой поперечной трубой с помощью узлов А (рис. 3), Б (рис. 4) и В (рис. 5). Самое лучшее — подобрать цельные трубы соответствующей длины. Если их нет — не беда: как продольные, так и поперечные детали каркаса можно собрать из кусков, соединив их болтами на узлах Б и В, а трапецию, для которой требуется стальная труба общей длиной 4200 мм, сварить из трех частей (2 стойки и перекладина). Каркас, собранный из кусков, делает змей более транспортабельным, так как длина самой крупной детали — передней части треугольника — не превышает 2500 мм. Боковые трубы составлены из двух частей — верхней длиной 2500 мм и нижней длиной 1550 мм, соединяемых стальной трубкой (узел В), которая надевается на верхнюю часть, крепится к ней болтом М6 со шплинтом и при разборке не снимается с трубы 2. Нижняя часть относительно детали В1 фиксируется болтами М6Х70, которые одновременно соединяют поперечную и боковую трубы.

Средняя труба собирается из двух частей. Место соединения — узел Б, который крепится к верхней части болтами М6 со шплинтом и не снимается при разборках змея. К ней же с другого конца закрепляется болтом М6 со шплинтом узел А, жестко фиксирующий углы при вершине змея. (Возможен и второй вариант узла А — трубка с ушками, к которым с помощью вилок шарнирно крепятся боковые трубы. Это позволяет при разборке не снимать их, а складывать к средней трубе.)

Узел Б (рис. 4) состоит из двух стальных трубок длиной по 120 мм, сваренных друг с другом и укрепленных косынками.

Поперечные трубки 3 с одной стороны входят в узел Б, а с другой крепятся болтом М6X70 к боковым трубам. Для большей жесткости на этот конец трубки надевается кусочек стальной трубы В2, а внутрь ставятся распорные втулки.

Трапеция состоит из двух стоек и поперечины. Она крепится к поперечной трубе 8 с помощью детали Ж (рис. 6). Трапеция расчаливается относительно каркаса змея с помощью авиационных тросиков диаметром 1,5—2 мм. Два тросика идут от узла Е, где они крепятся к приваренным косынкам, к узлу А. Там они присоединяются к фасонной серьге. Два других тросика идут от узла Е к концу трубы 1. К косынкам узла Е с этой стороны крепятся серьги. Такие же серьги устанавливают на косынку узла А и на трубу 1 с помощью пальца-валика. Другой тросик идет от серьги узла Е к концу боковой трубы (узел Г).

Для грубой регулировки натяжения следует иметь запас троса (порядка 300÷500 мм). На все тросы надо поставить зажимы, а в тросики, расчаливающие трапеции относительно трубы 1 для точной регулировки, необходимо поставить еще авиационные талрепы диаметром 4÷6.

Тросики должны быть одинаково (но не чрезмерно) натянуты. Контролировать это можно по трубе 1, за которую в основном и расчаливается перекладина. Ее концы не должны прогибаться от натяжения тросиками более чем на 100 мм. Те два тросика, которые идут от перекладины к боковым трубам, должны быть очень слабо натянуты — лишь бы трос не провисал.

После такой регулировки трапеция кажется недостаточно жестко закрепленной с каркасом. Это не должно смущать, ибо когда при полете появляется аэродинамическая сила, она пытается прогнуть все трубы вверх относительно поперечной трубы, тем самым увеличивает натяжение тросиков и жестко фиксирует положение перекладины.

Все трубы должны быть дюралевыми марки Д16Т (Д1Т). Если нет труб диаметром 30X1, допускается использование трубы с наружным увеличенным размером (до Ø 34 мм). Желательно, чтобы толщина стенки не превышала 1 мм. Все приведенные детали рассчитаны на трубы диаметром 30X1. При диаметре, отличном от этого, все размеры в деталях надо соответственно изменить. Применение алюминиевых труб марки АМЦ и других недопустимо.

Несмотря на простоту деталей, их необходимо выполнить очень тщательно (особенно это относится к сварке). И обязательно кадмировать или хромировать. Три трубы, образующие каркас змея, вставляются перед сборкой в соответствующие карманы обшивки.

Для боковых карманов в раскрое обшивки предусмотрены припуск (рис. 7). Средний карман накладной. Боковые и средние карманы прошиваются после изготовления отверстий для узла Б и В. По краю полотна и отверстия надо дать припуск 1,5÷2 см и обработать двойным швом.

Материал для обшивки — авиационное полотно марки АСТ-100. Если его нет, можно взять перкаль, авиационное полотно других марок, парашютный материал, материал для парусов яхт. В полете гибкие крылья образуют конические поверхности. Чтобы эти конуса не вздувались, необходимо при раскрое (рис. 7) придерживаться правила — продольные нити материала должны идти по образующим конической поверхности. Прошивается крыло нитками № 40, по три шва.

Если полотно гигроскопично, то его имеет смысл покрасить двумя слоями нитролака 1-го покрытия (эмалита) и двумя-тремя слоями нитроэмали соответствующего цвета.

Перед покраской надо вставить три трубы в карманы обшивки и растянуть ее.

Буксировочный канат — капроновая или хлопчатобумажная лента шириной 20 мм или капроновая веревка диаметром 12 мм. При полетах до высоты 15 м вполне достаточно иметь канат длиной 25 м. Высота увеличилась до 30 м — длина каната должна быть равной 45 м. На канате необходимо закрепить два-три пенопластовых шара диаметром 100, покрашенных в яркие цвета.

В канат с обеих сторон заделываются стальные кольца диаметром 50 мм, сваренные из стальной проволоки диаметром 6 мм.

Для обеспечения плавучести змея все куски труб заглушаются с обеих сторон пенопластовыми (деревянными) пробками длиной 50 мм, смазанными перед постановкой в трубы эпоксидным клеем. Кроме этого, на центральную трубу желательно поставить пенопластовый киль, а на трубы перекладины нанизать несколько пенопластовых шайб. Количество их подбирается опытным путем.

Все трубы крепятся к узлам болтами М6 со шплинтовкой гаек, затянутых умеренно, чтобы не деформировать трубы и узлы. О замке сброса буксировочного каната с катера, требованиях к катеру-буксировщику и технике полета на змеях мы расскажем дальше.

Выше мы поместили описание конструкции змея, который может поднять воднолыжника высоко в воздух. В этом номере — расскажем о некоторых особенностях полета.

Он состоит из старта, разгона, отрыва, набора высоты, полета на высоте, посадки. На первом этапе освоения полетов двигаться нужно только по прямой на высоте не более 10 м. И без подвески (пилот висит только на руках). Это ограничит время полета, зато позволит лучше чувствовать крены и легче брать старт.

СТАРТ

Воднолыжник может взлететь с воды (рис. 1, а) или с мосточков высотой 30 70 см (рис. 1, б). Для «мокрого» старта змей должен иметь собственную плавучесть. Это обеспечивается герметизацией труб, установкой пенопластовых шайб на стойках трапеции и пенопластового «киля» на центральной трубе.

Чтобы воднолыжник не упал на старте, необходимо выдвинуть лыжи вперед.

Длина веревок А и Б (рис. 2) регулируется при тренировках.

Для этого желательно отрегулировать змей на суше. Сев с ним на мосточки высотой 20 ÷ 30 см и уперев ноги в землю, имитируйте силу сопротивления воды. Ваш товарищ должен тянуть за буксировочный канат, имитируя силу тяги. При неотрегулированной длине веревок А и Б змей опрокидывается на нос. Удлиняя веревку А не более чем на 5 см, каждый раз надо добиваться того, чтобы змей не опрокидывался. После этого можно смело приступать к стартам на воде. Ориентировочная длина веревки А — 2100; Б — 1900 мм. Угол атаки змея (между направлением скорости (рис. 2) и центральной трубой) должен быть равен 26°.

РАЗГОН

После старта скорость катера начинает возрастать, и змей пытается вырваться из рук. Основное правило при разгоне: держать змей на полусогнутых руках, исправляя возникающие крены (рис. 3).

Только после устранения всех кренов наблюдающий за полетом в катере дает знак водителю увеличить скорость до полетной (для нашего змея это 45 ÷ 50 км/час при весе лыжника 65 ÷ 70 кг).

На полусогнутых руках воднолыжник отрывается от воды и набирает высоту (рис. 4).

НАБОР ВЫСОТЫ И ПОЛЕТ ПО ПРЯМОЙ

После взлета змей может начать слегка покачиваться. Эти крены надо регулировать. Перекладина уходит вверх из какой-то руки — мы слегка подтягиваемся к ней и немного расслабляем другую (рис. 5). Для ликвидации малых кренов требуются малые перемещения тела. При случайном же возникновении сильных кренов (грубая ошибка, внезапный порыв ветра) надо быстро устранять их. При этом наблюдающий в катере должен дать знак водителю слегка уменьшить скорость. Это вызовет уменьшение аэродинамической силы. До скорости 60 км/час пилот весом 65 ÷ 75 кг может легко устранять случайные боковые крены. Если скорость выше, аэродинамическая сила и моменты от нее становятся очень большими, и боковая балансировка передвижением тела пилота становится невозможной.

Длина буксировочного каната для полета на заданной высоте должна быть такой, чтобы угол атаки змея (угол между средней трубой и направлением скорости набегающего воздуха) был нс менее 10°.

При углах атаки меньше 10° начинают полоскаться купола крыльев, и змей теряет подъемную силу. Угол 26° — оптимальный.

Чтобы застраховать себя от неприятностей, воднолыжник и наблюдающий за полетом с катера должны заранее договориться о сигналах. Допустим, воднолыжник устал и хочет немедленно приводниться. Сигналом может быть покачивание головой, если канат не длиннее 25 м, или резкое сгибание ног в коленях, если длина каната доходит до 45 м.

ПОСАДКА

После сигнала на остановку водитель катера снижает скорость, и змей очень плавно садится. Далее следует буксировка к месту отцепки (о котором также надо договориться перед полетом). Лучше всего это сделать на мелком месте. Скорость буксировки должна быть такой, чтобы змей поддерживал только свой вес. Но при появлении сильных кренов отцепиться можно в любой момент. Повороты со змеем на воде ничем не отличаются от поворотов на водных лыжах без него.

Для того чтобы отцепиться, нужен замок (рис. 6). Он состоит из пальца 1, основания 2, скобы 3 и пружинки 4. Основание 2 шарнирно соединено с кормой катера, а на палец 1 набрасывается кольцо буксировочного конца. Скоба 3 с пружинной 4 удерживает палец от поворота Для отцепления змея достаточно дернуть за тросик, соединенный со скобой.

БЕЗОПАСНОСТЬ

Несмотря на простоту конструкции, делать ее надо очень тщательно. Особенно это относится к сварным деталям. Дюралевые трубки не должны иметь вмятин и перегибов, авиационный тросик (лучше всего семижильный Ø 2 мм) должен быть гибким, без задиров, обшивку змея следует добротно прошить, все сборные узлы законтрить. Совершенно недопустим полет на буксировочном канате сомнительной прочности.

Перед каждым полетом производится осмотр всех узлов, особенно тщательный, если произошло неудачное приводнение.

Совершенно необходим при полетах спасательный жилет.

Основой успешного полета является взаимодействие водителя катера и воднолыжника. Поэтому ни в коем случае не пытайтесь взлететь с незнакомым водителем. В катере должен быть наблюдающий. Перед полетом надо договориться о высоте, длительности, маршруте и основных сигналах (прибавить скорость, убавить скорость, посадка, сброс троса и т. д.).

Катер-буксировщик должен иметь мотор мощностью не менее 70 л. с. (например, от автомобиля «Волга»), способный идти с нагрузкой 30 ÷ 40 кг (таково сопротивление змея в полете) со скоростью 48 ÷ 50 км/час (это взлетная скорость с лыжником весом 70 кг). Из серийных катеров змей с пилотом весом до 75 кг свободно поднимает катер на подводных крыльях типа «Волга». Конечно, ни о каких попытках взлететь на змее с помощью мотора «Москва» или «Вихрь» (даже установленных спаренно) речи быть не может.

Водные лыжи должны быть максимально облегчены, иметь хорошие крепления (чтобы не потерялись на старте или в полете).

У змея есть предельная скорость (около 60 км/час), зависящая от веса пилота. При приближении к ней убирать крены становится трудно. Поэтому набор скорости после отрыва должен быть плавным. Наиболее частые поломки змея происходят от падений на старте и несвоевременной отцепки при этом от катера. Поэтому наблюдающий в катере должен всегда держать в руках конец для сброса троса и быть готовым (особенно на старте) отцепить змей.

При случайном возникновении большого крена не торопитесь прыгать со змея, если запас высоты более 3 м. Это опасно, ибо скорость приводнения со змеем меньше, чем в свободном падении без змея, и преждевременно, так как при снижении скорости катера этот крен можно выправить.

Л. ТИМОШУК