История началась в далекие 1930 годы, когда ученые центрального аэродинамического института решали проблему увеличения скорости на воде. Необходимость увеличения скорости подталкивала конструкторов к самым необычным инженерным решениям. Используя гидродинамические силы поддержания корабли стали поднимать над поверхностью воды, но большего эффекта удалось добиться с применением на судах подводных крыльев. Их родоначальником стал советский инженер Ростислав Алексеев, который впервые столкнулся с этой проблемой в Военно-морской академии. Концепция увеличения скорости настолько увлекла талантливого изобретателя, что он провалил экзамен по математике. Его отчислили, и он вернулся в родной город Горький, где продолжил изучение проблем скоростного флота во время учебы в политехническом институте. Ростислав Алексеев был увлечен одним - как поставить на подводные крылья боевые катера. Он был одержим этой идеей. Еще проходя обучение в политехническом институте, Ростислав Алексеев написал дипломный проект «Глиссер на подводных крыльях», ее он собирался применить на практике. Летом 1945 года Р. Е. Алексеев с коллегами спустил на воду первый катер «А-5». Он показал на испытаниях исключительную скорость более 37 узлов. Таких характеристик не имел тогда ни один советский боевой корабль на то время. Но после окончания второй мировой войны катер на подводных крыльях уже никого не интересовал. Сама идея его существования казалась абсурдной. В 1946 году чтобы добиться признания своего детища руководством страны, Р. Е. Алексеев отправился по Волге в Москву на опытном катере «А-5». Со стороны это могло показаться авантюрой, но только так, по мнению молодого инженера можно было заявить о себе. Бдительные органы арестовали нежданного гостя на скоростном катере, но через несколько дней слухи дошли до главного штаба ВМФ. На «задержанный» корабль прибыла высокая комиссия. Ростислав Евгеньевич Алексеев прокатил одного их адмиралов на своем катере и привел его в неописуемый восторг. Вскоре лаборатории Р. Е. Алексеева предложили участие в разработке серийного торпедного катера, в котором нуждался СССР. На него конструкторы впервые поставили подводные крылья.
Разница между давлением на верхней поверхности и давлением окружающей среды на нижней поверхности приведет к чистому давлению, которое вызовет подъем. Как было показано, подъем происходит из динамики жидкости в области, окружающей фольгу. Но лифт может быть оптимизирован путем размещения подводного крыла под углом, называемым углом атаки. Цель состоит в том, чтобы оптимизировать соотношение лифта к сопротивлению. Это соотношение зависит от формы фольги, которая в этом случае считается тонкой фольгой.
При небольшом угле атаки лифт поднимается быстро, а сопротивление увеличивается с небольшой скоростью. После угла ~ 10 ° лифт медленно поднимается до ~ 15 °, когда он достигает максимума. Когда угол атаки составляет от 3 ° до 4 °, отношение лифта: максимальное сопротивление.
В 1948 году в Севастополе состоялись первые испытания торпедного катера с подводными крыльями. В штормовых условиях он показал грандиозную по тем временам скорость - 43 узла. Даже сегодня этот показатель выше скорости малого ракетного корабля. В 1950 годах ВМФ СССР получил целую серию торпедных катеров проекта 123БИС. Теперь прибрежная зона была надежно прикрыта от кораблей НАТО, которые их классифицировали как класс судов «Komsomolets».
Сначала люди могут думать, что срыв, вероятно, будет проблемой на подводных крыльях, так как он находится в аэродинамических профилях, но на удивление это не так. Крутой угол атаки не нужен при проектировании подводного крыла. Напротив, малые углы атаки используются на подводных крыльях, чтобы оптимизировать соотношение лифта к сопротивлению, как объяснялось ранее.
Все эти особенности должны быть приняты во внимание. Таким образом, функции предназначены для обеспечения минимальной скорости, которая поднимет лодку определенного веса и сохранит ее. Одной из проблем, которые может испытывать судно на подводных крыльях, является высота волн, превышающих стойки. Кроме того, если корабль движется быстрее волн, фольга может ломаться на поверхность и за пределами воды, что приводит к потере подъема и отрицательному углу атаки, когда фольга погружается в следующую волну, что приводит к крушению самолета в море.
торпедный катер проекта 123 БИС
Технические характеристики торпедного катера проекта 123БИС:
Длина - 18,7 м;
Ширина - 3,4 м;
Водоизмещение - 22,6 тонн;
Дальность плавания - 242 мили;
Силовая установка - два бензиновых двигателя «Paccard» общей мощностью 2200 л.с.;
Скорость хода наибольшая - 48 узлов;
Особенности применения подводных крыльев
Инженеры разработали подводные крылья для минимизации этих ограничений и улучшения качества корабля. На подводных крыльях стали очень популярными. Они используются в различных морских путешествиях, от военного использования до водных видов спорта. На военных кораблях использовались высокоскоростные, гладкие круизы и лучшие повороты на подводных крыльях. Парусный спорт также принял подводные крылья для получения большей скорости. Они позволяют создавать новые изобретения, которые могут удовлетворить желание людей бросить вызов опасности, например, на лыжах с неба.
Вооружение:
Торпедные аппараты 450 мм - 2;
Пулемет 12,7 мм - 4;
Глубинных бомб типа «БМ-1» - 6;
Подводные крылья конструкции Р. А. Алексеева совершили революцию в мировом кораблестроении. Они увеличили скорость, дальность плавания и мореходность судов. Крылья стали устанавливать даже на малых противолодочных и ракетных кораблях. Советский военно-морской флот стал скоростным.
Это водная лыжа с подводным крылом, который позволяет людям летать над поверхностью воды. Каждый день используются больше подводных крыльев, и в будущем они могут быть доминирующим методом морского путешествия. Александр, Алан, Джеймс Грогоно и Дональд Нигг; Парусный спорт на подводных крыльях. Хуанита Калерги: Лондон.
Бертин, Джон и Майкл Смит; Аэродинамика для инженеров, Третий Эдитиоон. Об этом было объявлено в прошлом месяце на Международном морском оборонном шоу в Санкт-Петербурге. Приход этих кораблей может оживить пассажирские и грузовые перевозки между крупными российскими городами и регионами, которые практически прекратились после распада Советского Союза.
серия пассажирских судов на подводных крыльях
В 1951 году Р.Е. Алексеев и трое его коллег за разработку саморегилируемых подводных крыльев были удостоены сталинской премии. Вдохновленный успехом конструктор предложил министерству гражданского флота создать серию пассажирских судов. В условиях роста объема грузоперевозок этот флот был не рентабельным. Не сразу эта идея была поддержана. Алексеев и его товарищи с энтузиазмом взялись за новое дело.
Многие российские города на Волге не связаны регулярными пассажирскими речными маршрутами, а некоторые локали - Калининградская область, Камчатка и Сахалин - практически или физически отрезаны от материковой России. Снижение перевозок привело к деградации экономики этих регионов.
Развитие высокоскоростной транспортной системы не только приблизило бы эти регионы к материку, но также значительно способствовало бы их экономическому развитию. Единственная проблема заключается в том, что до недавнего времени в стране было запрещено строительство подводных крыльев.
речной пассажирский теплоход на подводных крыльях «Метеор»
речной пассажирский теплоход на подводных крыльях «Ракета»
С приходом к власти в сентябре 1953 года Н. С. Хрущева наращивалось ядерное вооружение, делая ставку на усиление ракетных войск, что привело к сокращению авиации и флота. Началось перераспределение власти, но Алексеев отстоял предприятие у первого секретаря обкома партии.
Не так давно Россия считалась лидером в проектировании и строительстве высокоскоростных судов и кораблей. В Нижнем Новгороде имеется строительное бюро для судов на подводных крыльях. В свое время бюро занималось проектированием и строительством большой серии известных речных судов в России и за рубежом.
Так называемые Алексеевские корабли известны во всем мире. К. Италии, Греции и Ближнего Востока. Конечно, параллельно с гражданскими судами также были построены военные корабли и подводные крылья. Одним из последних гражданских проектов, связанных с речными судами на подводных крыльях, коммерчески строящихся в Советском Союзе, было Полесье.
В июле 1957 года в Москве открылся первый фестиваль молодежи и студентов. Надеясь удивить запад, и показать преимущество социализма Хрущев дал команду Р. Е. Алексееву привезти в столицу первый в мире речной пассажирский теплоход на подводных крыльях «Ракета». Этот поход стал звездным часом горьковского конструктора. Уникально судно произвело фурор. Словно птица, судно с 60 пассажирами на борту на скорости 32 узла «летело» над рекой. Это совпало с запуском первого в мире искусственного спутника Земли. С тех пор суда Алексеева начали носить космические названия: «Спутник», «Комета», «Метеор». Хрущева заинтересовала конструкция и суда на подводных крыльях стали визитной карточкой Советского Союза. Гидролабораторию, где работали судостроители, преобразовали в «ЦКБ по судам на подводных крыльях», а затем у него появилось собственное производство опытный завод «Волга».
Как "Восходы" и компания жизни спасали
На внутреннем российском рынке высокоскоростных судов по-прежнему действуют суда, построенные на рубеже прошлого века. Более комфортно, чем самолеты. Нынешний руководитель Нижегородского бюро подводного крыла Сергей Платонов заявил, что новая комета-120М рассчитана на перевозку 120 пассажиров; он также был спроектирован в двух моделях для использования в пресной и соленой воде с различной степенью защиты от коррозии и размерами крыльев.
Способы управления подводными крыльями
Максимальная скорость судна составляет до 60 узлов. В новом проекте широко используется беспроводное коммуникационное соединение и управление, а комфорт пассажиров лучше, чем на пассажирских самолетах. По словам разработчиков, судно очень экономично. Срок окупаемости составляет пять лет, а срок службы судна составляет не менее 25 лет.
В 1960 году сбылась мечта Р. А. Алексеева - правительство приняло первую программу по строительству быстроходных судов, а через 2 года группе специалистов во главе с главным конструктором вручили «Ленинскую премию». Алексееву без защиты было присвоено звание «Доктор технических наук». Достижения талантливого изобретателя раздражали некоторых чиновников из министерства судостроения.
Эксперт скептически относится к идее, что рынок «движется по волнам». Необходимо понимать, что эти суда сделаны для скорости: по сравнению с другими судами они менее экономичны в эксплуатации. Эта нагрузка отражается в цене билета, - сказал Третельников.
«Судьба гражданских проектов во многом зависит от поддержки государства», - сказал редактор «Обороны Москвы» Михаил Барабанов. Военные корабли построены в рамках государственных программ, в соответствии с требованиями гражданского рынка. Каков объем трафика? Это вопросы, которые до сих пор не имеют четкого ответа. Таким образом, судьба всех проектов в области гражданского высокоскоростного судостроения является неопределенной.
катер на подводных крыльях «Метеор» в наше время
Вопреки бюрократическим препонам за 26 лет работы «алексеевцы» создали более 8000 морских и речных теплоходов, газотурбоходов и катеров на подводных крыльях семнадцати типов. Даже до сих пор некоторые из них работают на водных магистралях мира.
На подводных крыльях уже почти 100 лет используются на различных судах. Они были использованы на моторных лодках как больших, так и малых, парусных лодках, катерах с питанием от людей, виндсерферах, вейкбордах и наших любимых водных играх. Конструкция фольги была сделана из классической конструкции «Лестничная» конструкция, в которой многослойные стойки спускаются с несколькими крыльями между ними.
Александр Грэм Белл и Кейси Болдуин разработали лодку, основанную на фольклорной фольге Флоранини в Белл, которая была главным дизайнером, и Болдуин построил лодку по их проектам. Они также разработали коммерческую версию для пассажиров. Первым человеком, который испытал и применил изобретение Вудворда, был Фрэзер Синклер. Это было начало буксируемого гидрофилирования!
открытие экранного эффекта и строительство первого экраноплана
«морской дракон»
Но конструктор смотрел еще дальше. Работая над «Метеором» Р. Е. Алексеев понял, что суда на подводных крыльях имеют скоростной предел 150 км/час. Далее вода буквально закипает на несущих стальных поверхностях и разрушает их. Но большие скорости были крайне необходимы. Для сокращения времени перевозок требовалось принципиально новое решение. И выход был найден. Экранный эффект водной поверхности открыл невиданные перспективы в судостроении. В конце 1950 годов Р. Е. Алексеев полностью обосновал идею создания экраноплана - транспортных средств летающих вблизи поверхности воды и земли. Конструктор заметил, что аэродинамическая подъемная сила устойчиво поддерживает аппарат на малых высотах, когда они меньше или равны ширине сечения его крыла. Эффективность такого летательного аппарат намного выше самолета за счет создаваемой таким образом подъемной силы над поверхностью воды. 21 июля 1961 года в городе Горький на испытательной станции ЦКБ состоялся полет первого в мире экраноплана «СМ-1». Он имел взлетную массу около 3 тонн и показал прекрасную устойчивость и скорость 200 км/час. При этом модель успешно передвигалась не только над поверхностью воды, но и над сушей. Разработкой горьковчан сразу заинтересовались военные. Перспективные аппараты в условиях гонки вооружения «холодной войны» могли очень быстро перемещать по морю войска в любую "горячую точку".
Американское судно на подводных крыльях типа «Джетфойл»
Вудворд сотрудничал с Лукасом Эммануэлем, выпускником Гарвардского бизнеса, и запатентовал водные лыжи на подводных крыльях. На подводных крыльях состояло из двух регулярных водных лыж с двумя стойками, прикрепленными к каждой лыжне с двухстворчатым дизайном. Он нарядился в желтый костюм Санта-Клауса и парад вокруг озера Элоиза на лыжах на подводных крыльях, обмахивающих толпу в Сайпресс-Гарденсе во время Рождественского шоу. Итак, как появилась популярность на подводных крыльях? В качестве энтузиаста хот-догов Мерфи начал испытывать возможности и ограничения на подводных крыльях, катаясь на лыжах по ходу слалома и пытаясь выпрыгнуть из воды.
первые в мире образец экраноплана «СМ-1»
В мае 1962 года Р. Е. Алексеев показал опытную машину Н. С. Хрущеву. Экраноплан, парящий как птица произвел сильное впечатление. Тут же была принята закрытая правительственная программа по развитию нового направления в судостроении. Основным заказчиком в ЦКБ выступил ВМФ СССР.
Динафлитское гидрофилирование на реке Колорадо. Генри «Бак» Бакстон с помощью Майка Мерфи принял дизайн Эммануэлла, когда патенты подняли и укрепили сборку фольги и повысили производительность, улучшив профиль фольги для уменьшения сопротивления. Самая большая проблема с коленным сундуком заключается в том, что он убрал эффект амортизации ваших коленей. Майк случайно придумал, что, если он возьмет подводное крыло и наденет его на коленную доску, он решит проблему сосками с более плавной ездой, и самая большая проблема стоячих лыж слишком чувствительна к движению вперед и назад понижая центр тяжести.
экраноплан «КМ»
К своему 50-летию Р. Е. Алексеев построил самый большой экраноплан «КМ» (корабль-макет). «КМ» стал первой лабораторией для испытаний всех последующих модификаций экранопланов. Его размеры поражали. Масса 544 тонны, длина корпуса и крыла перекрывали футбольное поле, а высота со стабилизатором с пятиэтажный дом. Он имел 10 турбореактивных двигателей. Для скрытого перевода «КМ» на Каспийское море была разработана легенда, что это якобы терпящий бедствие самолет. Аппарат буксировали только в ночное время. Однако утаить махину от вездесущих спутников шпионов не удалось. Экраноплан развивавший над морем колоссальную скорость более 450 км/час получил название «Каспийский монстр», но его конструктивные достоинства остались для Пентагона тайной. Грузоподъемность, скорость и независимость в аэродромной инфраструктуре делало экранопланы не заменимыми в гражданской и военной сфере.
Майк Мерфи и Боб Вулли разработали новый прототип, взяв сборку из фольги на основе дизайна Эммануэлла и прикрепляя ее к коленной чаше. Они изменили дизайн, заменив би-крыло одной фольгой. Майк Мак и Бак Бакстон сыграли важную роль в обеспечении ввода и совершенствовании дизайна путем тестирования.
Они все еще могли кататься по водным лыжам на подводных крыльях. Был большой откат назад к крылу на подводных крыльях, так что после долгих поездок было очень сложно на ваших лодыжках. Так как натяжение каната было намного меньше, чем ездить на обыкновенном верхом на коленях в течение более длительного времени, было намного легче. Из всего прототипа, который вел Боб, он начал наносить нервные повреждения лодыжкам. Мысль пришла к Бобу, что, если бы было место, чтобы сидеть на ногах, максимальный комфорт мог быть достигнут без повреждения ваших ног и более низкого центра тяжести.
экраноплан «КМ»
Но разработки Р.Е. Алексеева опередили время. Они попали встык интересов сразу трех министерств - транспорта, судостроения и авиационной промышленности, а также ВМФ. Экраноплан мог произвести настоящий переворот, и никто из чиновников не хотел развивать эту перспективную тематику в пределах своих ведомств. В ЦКБ возникли трудности.
После того, как он попал в воду из центра лыж, Майк придумал, чтобы Боб переместил лыжи вместе, чтобы промыть от брызг было по бокам лыжи. Кроме того, они сменили гидрокостюм с двойной стойки на одну стойку. Этот дизайн в конечном итоге стал одной лыжкой с одной стойкой.
Майк и Боб были на подводных крыльях на реке, Боб со своим новым сидячим крылом на подводных крыльях и Майком со своим двухместным лыжным подводным крылом. Когда Майк упал на стоячем и сидящем на подводных крыльях, он попал бы в фольгу, и он решил, что не будет ездить на подводных крыльях, пока они не добавят к нему ремень безопасности. Этот ремень использовался на прототипе на подводных крыльях, чтобы не допустить, чтобы ноги гонщика не выходили.
«Орленок» реальный проект экраноплана
В 1970 годы ЦКБ разработало несколько фантастических проектов судов экранопланов, включая авианосец массой 5000 тонн с двумя ядерными двигателями на 12 самолетов, носитель подводной лодки «Гулливер» 50000 тонн и перевозчик космических челноков «Буран» (СТЛ-800). Однако главком Горшков остановил свой выбор на десантно-транспортном варианте. Он понимал, что в случае боевых действий с блоком НАТО советскому флоту потребуется с боями прорываться на оперативный простор через проливы почти на всех морях. Для их захвата морской пехоте остро были необходимы десантные средства - экранопланы полностью удовлетворяли этим задачам. И руководство ВМФ заказало серию из 120 таких машин. Предполагалось, что на каждом из флотов будет эксплуатироваться по соединению новых боевых аппаратов. Первые серийные экранопланы получили название «Орленок».
Особенности движения крыла в воде
Эти два дополнения были последними необходимыми шагами для обеспечения безопасности сидячих подводных крыльев для гонщиков. Пленки выполнены из литого алюминия и покрыты порошковым покрытием. Всадники начали модифицировать эти ранние фольги, сняв порошковое покрытие, подавая края и полируя фольгу, чтобы улучшить производительность. Крылья были добавлены в переднее крыло, чтобы обеспечить больший подъем. Тонкие прокладки были добавлены к сиденьям, чтобы максимизировать трение, чтобы всадник не скользнул так же легко.
экраноплан «Орленок»
3 ноября 1979 года на первом боевом корабле экраноплане был поднят флаг ВМФ СССР. Экраноплан «Орленок» двигался на высоте до 2 метров над поверхностью воды. Для уменьшения разбега на нем применялся поддув под крыло газовых струй носовых двигателей, которые отключались в полете и машина двигалась на кормовом маршевом двигателе. При необходимости аппарат был готов уходить с экрана и лететь подобно самолету на высотах до 6 км. Обладая взлетной массой 140 тонн экраноплан «Орленок» с батальоном десанта и двумя БТР на борту развивал скорость до 215 узлов и всего за один час пересекал Каспийское море.
Главным достоинством экраноплана «Орленок», который на западе окрестили «морским драконом» стали: малая радиолокационная заметность, возможность на авиационных скоростях летать при волнении моря до 4 баллов, неуязвимость от торпедных атак, меньший расход топлива в сравнении с судами на подводных крыльях и воздушной подушкой.
Спасательное судно было разработано в ЦКБ им. Р. Е. Алексеева в Нижнем Новгороде под руководством главного конструктора В. Кириллова. Однако до сих пор состояние его находится в 95-процентный готовности и простаивает в цехе Нижегородского завода.
современный экраноплан «Стриж»
Несмотря на колоссальные трудности, конструкторы не прекращают работы по этой тематике. За последние годы конструкторы создали новые малые экранопланы «Волга» и «Стриж» гражданского назначения, а также на заводе «Волга» освоено производство целой серии перспективных кораблей на воздушной каверне.
Пущенная на воды озера Маггиоре, лодка с надстроенными «крыльями», созданная итальянским изобретателем, достигла небывалой для 1906 года скорости – 68 км/ч. Двигатель лодки обладал мощность всего 60 лошадиных сил и приводил в движение два воздушных винта, вращающихся в противоположных направлениях.
Принцип действия
Подводные крылья – это устройства, входящие в конструкцию корпуса корабля, выполненные в виде крыльев (отсюда и название). Их основным назначением является уменьшение силы трения и сопротивления воды, корпусу корабля, а также уменьшение осадки судна. Принцип действия подводных крыльев, аналогичен крыльям летательных аппаратов. При больших скоростях, за счет изгиба крыла, корабль поднимается над водой. Погруженными остаются лишь крылья и двигатели. Оптимальная сила выталкивания судна зависит от его скорости. Так как плотность воды больше плотности воздуха в 800 раз, то и площадь крыла, как и скорость корабля, при той же силе выталкивания, что и у самолета, будет меньше в 800 раз.
Подобные суда способны перемещаться по воде в двух режимах:
- В режиме обычного корабля. Каждый тип судна на подводных крыльях имеет расчетную скорость, при которой выталкивающая сила поднимает корпус корабля над водой (аналогично взлетной скорости самолета). До достижения этой скорости, судно погружено в воду, в соответствии с законом Архимеда . При этом сильно увеличивается осадка, так как крылья увеличивают ее. Для решения этой проблемы, применяются складные крылья и поднимающиеся винты.
- В режиме судна на подводных крыльях. Достигая скорости выталкивая, корабль поднимается над водой , за счет уменьшения силы трения, скорость резко возрастает, а осадка становиться минимальной.
Существуют два основных типа подводных крыльев:
При увеличении площади соприкосновения с водой подобных крыльев, увеличивается и создаваемая ими выталкивающая сила. Благодаря этому свойству, судно более устойчиво при возникновении волн. Для улучшения плавности движения корабля при сильном волнении, частично погруженные крылья можно оснастить закрылками с автоматическим управлением.
Полностью погруженное (U
-образно) крыло.
Управление выталкивающей силой при полном погружении крыла в воду, осуществляется путем изменения угла атаки (поворот крыла целиком) или отклонением закрылок, которые расположены на неподвижном крыле, вдоль задней кромки. Регулирование положения судна над водой, обеспечивается системой автоматического управления. Компьютер управления, отслеживает положение судна и автоматически осуществляет его балансировку.
Система управления должна обладать очень высоким коэффициентом надежности, так как при ее отказе, судно с U-образным крылом может перевернуться.
Подводные крылья могут располагаться по-разному, как относительно друг друга, так и относительно корпуса судна.
Всего существует три типа, применяемых в практике, компоновок подводных крыльев:
- Расположение крыла аналогично авиационному (самолетная компоновка). При таком положении, крыло больших размеров (главное), расположено перед метацентром корабля, а крыло меньших размеров (второстепенное), находится позади центра тяжести. Крылья такого типа применяются на малых судах, с небольшой осадкой.
- Расположение крыла по схеме – «утка». Такая конструкция предполагает размещение меньшего крыла перед основным (напоминая по форме утку). Применяются аналогично «авиационным».
- Тандемная схема. Тандемные крылья равнозначны между собой и расположены спереди и сзади метацентра судна, на одинаковом от него расстоянии. Подобная схема используется в конструкции крупных, мореходных судах на подводных крыльях.
Двигательные установки судов на подводных крыльях
Для выхода на глиссаду (то есть достижения скорости, достаточной, что бы «встать» на крылья), судно должно обладать мощным двигателем. На судах с подводными крыльями применяются двигатели внутреннего сгорания (дизельные) и газотурбинные установки.
Совместно с ними применяются водометные и винтовые движители. Крупнотоннажные суда оснащаются движителями обоих типов, переключающихся в зависимости от режима движения корабля, чаще всего они приводятся в действие газотурбинными установками.
Особенности движения крыла в воде
При движении подводного крыла в воде, на его верхней поверхности образуется зона пониженного давления. Это способствует возникновению воздушных пузырьков, этот эффект называется – кавитацией. Схлопываясь, воздушные пузырьки способны повредить крыло. Область низкого давления, достаточная для возникновения пузырьков, образуется при достижении судном определенной скорости.
По возникновению кавитации, подводные крылья делятся на два типа:
- Бескавитационныые крылья. Их максимальная скорость, ниже скорости, необходимой для возникновения кавитации.
- Суперкавитирующие. Крылья для сверхскоростных судов. Профиль крыла выполнен таким образом, что кавитационные пузырьки схлопываются на расстоянии от поверхности крыла.
В 1956 году был разработан новый тип профиля крыла , призванный стать независимым от кавитации. Он представляет собой симметричный клин . При движении в жидкости на его гранях возникает положительное динамическое давление. На его внешней выпуклой стороне давление уменьшается, а на вогнутой – повышается. В области высокого давления, возникающей на выпуклой стороне искривленного клина, эффект кавитации отсутствует , а при больших углах атаки крыла, отгибы задних кромок затягиваю возникновение кавитации.
Особенности применения подводных крыльев
Внедрение подводных крыльев привело к изменению архитектуры использующих их судов. Для уменьшения аэродинамического сопротивления корпуса, суда данного типа стали обтекаемых форм. Из-за малой грузоподъемности, основное назначение таких кораблей стала перевозка пассажиров и экскурсии
, их внутреннее расположение салона, соответствует салону самолета.
Рулевая рубка (капитанский мостик) располагаются в носовой части корабля для улучшения обзора при прохождении извилистых рек. Хозяйственные помещения, размещаются между пассажирским салоном и машинным отделением, тем самым ослабляя шум двигателей (проникающий в салон) и повышая комфорт пассажиров.
Для проектирования судов на подводных крыльях, были разработаны новые методики разработки корпуса . С учетом увеличенного изгибающего момента . К тому же, особенности эксплуатации предполагают сильные удары волн о корпус, в режиме глиссирования судна.
Все эти факторы определяются конструкцией крыльевого устройства, особенно носового. В результате применения подводных крыльев, разработанных под руководством доктора технических наук, профессора Н.В. Маттеса, удалось снизить динамические нагрузки на корпус до 50 – 60%.
Подводные крылья и корпус судна, в среднем составляют 45 – 55% от его порожнего веса. Поэтому оптимальными материалами для создания глиссеров являются легкие и прочные сплавы алюминия и нержавеющая сталь , для изготовления крыльев. В настоящее время на многих малых судах применяются крылья из стеклопластиков с армированием , позволяющие значительно уменьшить вес судна.
Технология изготовления судов на подводных крыльях очень дорогая. Поэтому в отдельных случаях, конструкторы идут на ухудшение гидродинамических характеристик, уменьшая стоимость постройки корабля. Например, клепаные сочленения корпусов заменяются сварными соединениями. Это утяжеляет конструкцию в целом, но многократно снижает трудоемкость и стоимость работ.
Способы управления подводными крыльями
Управление выталкивающей силой на судне с подводными крыльями осуществляется изменением угла атаки крыла, либо закрылками. В настоящее время, все системы управления – автоматизированы. Оператор производит лишь грубое управление – поворот, замедление и ускорение судна, а стабилизацию движения обеспечивает центральный процессор управления судном. Получая информацию о положении судна с датчиков, он передает сигналы на изменение угла атаки крыла или закрылок. Удерживая судно в заданном оператором положении. Для глиссеров применяются только самые быстродействующие процессоры и датчики, так как время прохождения и обработки сигнала на больших скоростях, должно быть минимально.