Речной флот: Суда на подводных крыльях. Подводные крылья Катера и лодки на подводных крыльях
Увы, речь пока не идет о суперкарах под маркой «Лада» с открытым верхом или об отечественных гражданских самолетах, которые вдруг (как нам всем хотелось бы) оседлали международные курортные маршруты, но вот лодки на подводных крыльях, произведенные в Ярославле, действительно завоевали популярность среди посетителей райских местечек под тропическим солнцем и распространились по всей планете.
Корабль пришельцев
Первым впечатлением от посещения яхт-клуба «Адмирал» был чей-то джип, стоящий посреди обширной лужи. Несколько секунд я соображал, зачем водитель припарковался столь оригинальным образом, пока не заметил, что часть территории вокруг тоже подтоплена. Вероятно, утром джип ставили на еще сухое место. Приливы и отливы? В Ярославле? «Шлюз открыли в Рыбинске», — объясняет кто-то из местных. Таковы реалии жизни у большой воды.
Мостки, ведущие к причалам клуба, тоже оказались затоплены. Поверх них накидали деревянных поддонов от палет, но нестабильность этой конструкции сулила купание в прибрежной воде, что стало бы прелюдией к знакомству с хитом экваториальных морей. К счастью, все обошлось, и вскоре мне удалось вступить на палубу судна модели Looker 440S.
Создание специальной линзы из высокопрочного оргстекла для созерцания коралловых джунглей стало первым серьезным инженерным вызовом, который приняла компания Paritetboat. Теперь ее прогулочные лодки с прозрачным днищем работают по всей экваториальной зоне.
Стоящее у причала судно казалось пришельцем из мира пальм, кораллов и бунгало, занесенным в Центральную Россию трансконтинентальным торнадо. К белизне его корпуса с аэродинамическими обводами хотелось подобрать какой-то более сочный эпитет, чем «ослепительная». Панорамное стекло кокпита явно отсылало к технике из фантастических блокбастеров. Абсолютно аэрокосмический вид был и у приборных панелей со штурвалами.
«Да, «космический» дизайн, пожалуй, главное, что с ходу отличает наши лодки от других подобных, — говорит директор компании Paritetboat Владислав Рацик, — и это то, за что нас любят в разных концах мира».
Взгляд в глубину
Главным по дизайну в компании является Александр Лукьянов, он же на пару с братом владеет Paritetboat. В конце 1990-х братья побывали на Мальдивах и заболели идеей построить скоростную прогулочную лодку с окном в днище, чтобы туристы могли смотреть сквозь стекло на разноцветье коралловой живности. И хотя нечто подобное уже существовало, Алексей и Александр поставили перед собой амбициозную задачу: пусть это окно будет по‑настоящему большим — в виде эллиптической линзы длиной 3 м и шириной 2 м. Прозрачная вставка в днище скоростного судна — настоящий вызов для конструктора-судостроителя. Окно должно выдерживать те же нагрузки, что и материал корпуса, идеально сопрягаться с ним, чтобы не допустить течи, не царапаться, не трескаться и не мутнеть. Обычное стекло тут не подходит, акрил тоже слабоват. Модифицированный полиметилметакрилат, из которого изготавливают фонари кабин сверхзвуковых самолетов, — вот выход! «Но лить изделия из этого материала сложнее, — рассказывает Александр Лукьянов. — Серьезной проблемой оказалось неравномерное остывание массы, из-за этого в стекле появляются внутренние напряжения, приводящие к оптическим дефектам. Пришлось всерьез поработать над технологией остужения массы, чтобы получить нужные параметры линзы».
Вот так в постоянной разработке и совершенствовании ярославские судостроители уже почти два десятка лет развивают свой модельный ряд. Например, оригинальную конструкцию имеет подводное крыло, созданное в сотрудничестве с известным водномоторником из Санкт-Петербурга Виктором Всеволодовичем Вейнбергом. Крыло «двухэтажное»: верхняя плоскость — стартовая, которая выталкивает лодку на глиссирование. Нижняя — ходовая, она начинает работать в одиночку на скоростях свыше 40 км/ч. Испытания гидродинамических параметров крыла и корпуса проводятся на буксируемых моделях прямо на волжской воде. Долгое время модельный ряд Paritetboat составляли либо небольшие транспортные суда для перевозки пассажиров, либо прогулочные для туристов. Фирменная фишка в виде линзы в днище нашла отражение даже в названии модели — Looker. Look — по‑английски «смотреть», что намекает на возможность рассматривать коралловые рифы, не покидая борта. Похоже на look звучит первый слог фамилии совладельцев компании — братьев Лукьяновых. Ну и наконец, looker — это слово из разговорного английского, имеющее значение «красавчик», а чаще — «красавица». Вот только на лодке Looker 440S нет никакого прозрачного днища. Эта новая модель адресована не туристам, а частным хозяевам. Иными словами, я нахожусь на борту яхты для состоятельных владельцев.
На схеме показана трехчастная структура яхты: впереди закрытый салон, в середине комфортабельный кокпит и позади кормовая площадка, на которой удобно расположиться в шезлонгах и с которой по специальному трапу можно спускаться в воду для купания. Из судна водоизмещением 10 т конструкторы выжали буквально 110%.
Десять тонн комфорта
Александр и Владислав часто называют свои суда лодками, однако надо понимать, что по размеру обычным моторным лодкам с «лукерами» не тягаться. Длина яхты 13,4 м (44 фута), ширина — 4 м. Судно отличает полуторная компоновка: на носу — салон, в центре — кокпит (он самый высокий), это открытое помещение, от солнца и дождя его защищает тент. Здесь можно удобно расположиться на мягких диванах. Еще чуть ниже уровнем — просторная кормовая палуба, комплектуемая четырьмя шезлонгами.
Кроме основных помещений в корпусе яхты нашлось место двум каютам с широкими кроватями, а также просторной кладовке с дополнительным гальюном (вход в кладовку на фото). В дополнительные лежачие места нажатием кнопки превращаются диваны со столиками.
Все это формирует единое пространство, по которому легко перемещаться. В недрах корпуса нашлось место двум каютам и просторной кладовке, а также двум туалетам с умывальником и душем, хотя, конечно, никаких туалетов в море не бывает, а есть гальюны. Расположенный в помещении кокпита камбуз оборудован газовой плитой, холодильником и шкафами для посуды и кухонной утвари. Пространство судна водоизмещением всего 10 т использовано по максимуму: тесниться тут не приходится.
А это — уникальный по своей компактности камбуз, обустроенный внутри крытого салона.
Яхта покидает причал в устье реки Которосль и неспешно движется по направлению к Волге — пока ни скоростью, ни положением в воде она не отличается от схожих по размеру судов. За штурвалом сам Александр Лукьянов — он сидит на возвышении под открытым небом и своим видом напоминает то ли командира танка на параде, то ли возницу роскошной кареты. Вероятно, оценивая ситуацию с верхней точки, рулевому удобнее маневрировать при выходе из гавани или причаливании, но буквально одним нажатием кнопки управление может быть передано на любой из двух других постов. Они спарены и расположены в закрытом салоне — точь-в-точь как рабочие места командира и второго пилота в самолете.
Полет над Волгой
Выходим на Волгу. Два 400-сильных дизеля Volvo Penta резко прибавляют обороты, и с динамикой гидроцикла яхта начинает разгон. Еще несколько секунд, и крылья выталкивают нос судна вверх. «В глиссирующем режиме нос яхты буквально летит над водой на высоте 1,5 м, а не бьется о волны, — объясняет Александр Лукьянов. — Обычно в яхтах носовая часть необитаема: там очень сильно трясет. А мы, наоборот, смогли оборудовать здесь салон и пост управления, как в самой тихой и спокойной зоне судна».
Вид из салона захватывающий. Благодаря поставленному под острым углом огромному лобовому стеклу из пилотских кресел отлично видно реку, изумрудные берега, сверкающий золотыми маковками Успенский кафедральный собор и очень много синего неба в красивых облаках — в тот день нам на редкость повезло с погодой. Пытаюсь управлять яхтой. Сдвигаю вперед спаренные ручки управления газом. Небольшой резкий разгон, и Looker 440S послушно переходит к глиссированию и выдает 45 узлов (около 90 км/ч). Удивительный эффект — при движении на такой скорости Волга (а точнее, Горьковское водохранилище) вдруг почему-то кажется не такой уж широкой и величественной: скорость убивает расстояния. Штурвал, внешне неотличимый от автомобильного руля, конечно, не настолько отзывчив и информативен, как на сухопутном транспорте: судовождение все же имеет свою специфику. С другой стороны, никакого особого норова яхта не демонстрировала, капризно свернуть с траектории не пыталась, и мы лихо пролетали между опорами мостов.
Прокатиться по Волге прекрасно, но что там с морями-океанами, где, случается, штормит? «Мы гоняли эту платформу в качестве коммерческой экскурсионной лодки с прозрачным дном лет десять и провели огромную работу по улучшению ее мореходных качеств, — говорит Александр Лукьянов. — Начиная с волны высотой 0,7−0,8 м суда такого типа теряют быстрый ход и садятся на брюхо. Наше детище подобных волн просто не замечает и благодаря своей крыльевой системе может идти, не сбавляя скорости. Для волн 1,5 м у яхты есть переходный режим: нос лодки задран, вся корма в воде, и практически без перегрузок судно уверенно идет вперед на скорости до 16 узлов. Обычные же лодки в этой ситуации могут делать не более 8−9 узлов. Отовсюду, где эксплуатируются наши суда, мы получаем очень хорошие отзывы об их надежности, долговечности и мореходных качествах».
Обычно купальные трапы делают несъемными, складными и совсем маленькими. Конструкторы из Ярославля пошли другим путем и решили, что трап нужен съемный и широкий: роскошь так роскошь. Но чтобы деталь такого размера один человек мог легко снимать и ставить на место, ее пришлось сделать из… титана.
Идеи и «железо»
После скоростной прогулки по Волге-матушке осталась одна тема, которую я хотел обсудить с ярославскими судостроителями из Paritetboat: можно ли считать Looker 440S и другие суда из модельного ряда полноценными российскими изделиями? Шведские дизели, новозеландские водометы, американская система автоматической стабилизации… «Зато идеи наши, — говорит Александр Лукьянов. — Компоновка лодки, конструкция крыла, оригинальный дизайн, который продает нас по всему миру. Но и материальная часть отнюдь не вся импортная. Мы делаем корпуса и крылья на нашей верфи в Ярославле из алюминиевого сплава, поставляемого из Самары. Еще недавно мы красили лодки голландской яхтенной краской. А потом выяснилось, что лакокрасочная компания в Ярославле имеет собственную разработку — краску для самолетов. И нам она отлично подошла — сами смотрите, даже лучше голландской! Система автоматической стабилизации с помощью управляемых компьютером подвижных транцевых плит присутствует на яхте, но по факту она уже не нужна. Мы решили проблему с помощью неподвижных стабилизаторов собственной разработки, и это намного надежнее. Недавно завод в Ярославле освоил производство высокооборотистых дизельных моторов, так что вскоре мы надеемся немного огорчить шведских двигателистов. А заодно и новозеландцев: присматриваемся к водометам, которые делают в Красноярске. По сравнению с теми временами, когда мы отправили на Мальдивы первую лодку, технологический уровень нашей промышленности заметно вырос, и мы надеемся, что при сохранении качества продукции российских комплектующих в наших лодках будет все больше и больше. Это не только патриотично, но и просто выгодно».
Скорости 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.
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.
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.
Ленинградские водно-моторные туристы давно познакомились с мотолодкой «МЛ», спроектированной конструктором судоверфи ВЦСПС М. Л. Порцелем под мотор «Москва». Эта лодка послужила прототипом при разработке проекта, предлагаемого вниманию читателей. Конструкция корпуса оставлена практически без изменения, но обводы и архитектура лодки существенно переработаны.
Предназначается для прогулок и непродолжительных (один-два дня) походов по большим рекам и плесам, где велика вероятность встречи с развитым волнением. С подвесным мотором мощностью 20-30 л. с. лодку можно использовать в качестве буксировщика воднолыжника для отработки элементов фигурного катания.
Боковой профиль лодки построен в соответствии с так называемой «формой трохоиды» - формой волнового профиля, придающей силуэту судна приятную мягкую динамичность, подчеркивающую его скоростные и мореходные качества. Сильно наклоненные плоские поверхности ветрового стекла постепенно, по вогнутой кривой, уменьшаются по высоте к корме, переходя в жесткий высокий комингс кокпита.
Планировка судна, элементы оборудования ничем не отличаются от неоднократно описанных в сборнике проектов и останавливаться подробно на них нет нужды. Заметим лишь, что сиденья на лодке жесткие, складывающиеся и могут быть убраны в нос под палубу; кокпит при этом полностью свободен и здесь можно разложить надувные матрацы или спальные мешки.
Штурвал предлагается расположить на палубе за ветровым стеклом по левому борту таким образом, чтобы ось штурвала была вертикальной. Такое расположение облегчает доступ в носовое подпалубиое пространство, упрощает конструкцию корпуса.
На мой взгляд, в условиях незначительного волнения наибольшей эффективности использования мотолодки можно добиться установкой подводных крыльев . Скорость практически любой глиссирующей лодки увеличивается при этом в 1,2 - 1,3 раза или соответственно увеличивается ее грузоподъемность без существенного падения скорости. В частности, известен случай выхода на крылья судна весом в 800 кг под 20-сильным «Вихрем».
увеличить, 1200х1087, 143 Кб
Таблица плазовых ординат
| № шп. |
Полушироты | Высоты от ОЛ | ||||||||||
| КВЛ | 1 ВЛ | 2 ВЛ | 3 ВЛ | борт | скула | батоксы | киль | скула | борт | палуба в ДП |
||
| I | II | |||||||||||
| 1 | - | - | 195 | 357 | 350 | 100 | 557 | - | 330 | 415 | 710 | 745 |
| 2 | 145 | 385 | 490 | 565 | 645 | 395 | 222 | 470 | 135 | 315 | 700 | 780 |
| 3 | 405 | 585 | 645 | 697 | 730 | 555 | 90 | 210 | 10 | 240 | 690 | 795 |
| 4 | 542 | 660 | 705 | 745 | 760 | 625 | 65 | 135 | 0 | 195 | 680 | 800 |
| 5 | 600 | 685 | 720 | 760 | 770 | 645 | 52 | 120 | 0 | 175 | 670 | 800 |
| 6 | 615 | 670 | 705 | 730 | 740 | 635 | 51 | 120 | 0 | 162 | 660 | 795 |
| 7 | 600 | 650 | 685 | 710 | 715 | 614 | 50 | 120 | 0 | 155 | 652 | 760 |
| 8(усл.) | 580 | 625 | - | 685 | 690 | 590 | 49 | 120 | 0 | 150 | 645 | 735 |
моторной лодки на подводных крыльях
увеличить, 1500х1082, 156 Кб
1 - форштевень, сосна, ламин., 50X60; 2 - топтимберс, 20X50; 3 - бимс, 20X50; 4 - стрингер палубный, 15X30; 5 - кница бимсовая, авиафанера, 4X80X80; 6 - заполнитель, δ = 20; 7 - кница скуловая, авиафанера, 4X80X80; 8 - флортимберс, 20X50; 9 - кница флора, авиафанера, δ = 4; 10, 12, 13 - стойка, накладка, нерж. сталь, 2X30; 11 - ветровое стекло, орг. стекло, δ = 5 - 8; 14 - привальный брус, 20X30; 15 - бортовой стрингер, 15X30; 16 - опора пайолов, 20X20; 17 - флор, авиафанера δ = 4; 18 - киль; 30X50; 19 - карленгс, 20X30; 20 - рамка стекла, нерж. сталь, δ = 2; 21 - полубимс, δ = 20; 22 - бархоут, сосна 20X25 или ясень 15X20; 23 - накладка, ясень, 10X150; 24 - зашивка, авиафанера, слоистый пластик, δ = 2,5 - 3; 25 - подушка, сосна; 26 - скуловой отбойный брус, 30X30; 27 - скуловой брус, 30X40; 28 - продольный редан, дуб, 30X60; 29 - днищевой стрингер, 15X30; 30 - стекло-ограждение, орг. стекло, δ = 5 - 8; 31 - брештук, сосна, дуб, δ = 20; 32 - обшивка транца, авиафанера, δ = 6 - 8; 33 - заполнитель транца, δ = 20; 34 - обшивка транца внутренняя, авиафанера, δ = 4 - 6; 35 - кница, дуб, ламинир., δ = 20; 36 - стойка, дуб, 25X100; 37 - обшивка переборки, авиафанера, δ = 6 - 8; 38 - бимс, сосна, ясень, δ = 20; 39 - опора зашивки, 20X15; 40 - мидельвейс, 15X50; 41 - подушки, δ = 20; 42 - подушка под стекло, 20X30; 43 - обшивка борта, авиафанера, δ = 4 - 5; 44 - обшивка днища и палубы, авиафанера, δ = 5 - 6.
увеличить, 1500х1075, 158 Кб
Обозначения - см. на продольном конструктивном разрезе.
Крыльевое устройство «Афалины» состоит из носового V-образного крыла, пересекающего поверхность воды, и кормового плоского малонагруженного крыла. Носовое крыло крепится к корпусу с помощью изогнутых болтов, под которые подкладывают шайбы такой высоты, чтобы головка-ручка была направлена вниз. Если крыло сделано из легкого сплава, толщину профиля следует увеличить до 0,1 ширины крыла. В любом случае полезно поставить кронштейн, опирающийся на киль, под который по месту подбирают необходимой высоты подкладки. Кормовое крыло крепится к параллелограмму, на котором навешивается мотор. Конструкция позволяет по мере необходимости поднимать и опускать мотор и крыло. Пружины подбираются такими, чтобы уравновесить вес мотора с крылом, и тогда в опущенном состоянии система удерживается только упором винта.
увеличить, 1500х579, 62,5 Кб
1 - крыло, заготовка 15X220; 2 - боковая стойка, 10X80; 3 - средняя стойка; 10X100;
4 - подкладки деревянные.
увеличить, 1500х1573, 197 Кб
1 - крыло, 10X130; 2 - стойка 10X100; 3 - подмоторная доска; 4 - винт М4Х60; 8 шт.; 5 - рычаг кронштейна (угольник со срезанной полкой); 6 - пружина; 7 - болт М10Х20; 8 - пластина δ = 3;
9 - втулка Ø 40X5; 10 - трубка Ø 20X5, L = 30; 11 - упор, сварить из прутка Ø 10 мм;
12 - болт М10Х30; 13 - шайба 10; 14 - шайба 14; 15 - гайка М10; 16 - серьга пружины, δ = 2;
17 - втулка Ø 14X1,5, L = 13,5, латунь.
Здесь приводится только наиболее простой вариант крепления крыльев к корпусу. Более удачная, но и более сложная система описана А. С. Чугуновым в сборнике № 26 (1970 г.). Углы установки крыльев подбираются последовательным приближением, но для первого выхода носовое крыло надо установить с углом атаки к горизонту минус 1-2°, кормовое +1°.
Топливные баки (мы рекомендуем использовать штатные бачки к моторам «Нептун») устанавливаются за кормовой водонепроницаемой переборкой, тогда в случае случайного выплескивания смеси в кокпит не попадает бензин и масло. Следует иметь в виду, что лодка быстрее выйдет на глиссирование с более носовой центровкой, а после преодоления горба сопротивления груз может быть смещен к корме - на скорости это отразится мало.
Несколько слов необходимо сказать об обводах и гребных винтах. «Афалина» - типичное судно с «глубоким V», но для улучшения прочностных и гидродинамических качеств корпуса днищевым ветвям шпангоутов придана значительная выпуклость. На небольших скоростях лодка ведет себя как обычный килеватый катер: удары по сильно килеватому днищу у скул не велики, зато на полном ходу с небольшой нагрузкой лодка идет на почти плоском сильно вытянутом участке днища с оптимальными углами атаки и мало чувствительна к изменению центровки.
В первом приближении можно подобрать винт, пользуясь рекомендациями приведенной таблицы (мотор «Вихрь-М»):
В заключение отметим, что форштевень надо склеить из реек толщиной 6-8 мм, а после обработки состыковать с килем на длине не менее 300 мм. Крепеж из цветных металлов можно заменить обычным стальным, но в отверстия под шурупы и болты следует налить масляной краски. Клей ВИАМ-Б3 можно заменить эпоксидными клеями или клеем К-17, иногда называемым «синтетическим столярным», для которого в качестве отвердителя используется щавелевая кислота.
Клей ВИАМ-Б3 можно использовать и для покрытия голого корпуса, но тогда в него добавляют 10-15% спирта и 3-4% ацетона. Этот состав хорошо проникает между волокнами древесины и надежно ее консервирует. При полимеризации пленка клея натягивается и поверхность получается ровной и блестящей. Со временем покрытие приобретает темно-вишневый цвет.
В. М. Алексеев, «Катера и яхты», 1973 г.
Двухместная моторная лодка на подводных крыльях предназначена для прогулок и туристских путешествий по рекам и озерам и имеет следующие основные характеристики:
На лодке установлен подвесной мотор «Москва» мощностью 10 л. с. Лодка оборудована рулевым управлением со штурвалом автомобильного типа и дистанционным управлением дроссельной заслонкой («газом») и реверсом мотора. Чтобы при посадке пассажиров, швартовке лодки и запуске двигателя штурвал не мешал, его откидывают вверх на кронштейне. Управление газом выведено на педаль под правую ногу водителя. Ручка переключения реверса расположена справа на обносе кокпита.
От брызг и ветра защищает съемный козырек, глубоко охватывающий пассажирский кокпит. В кормовом кокпите-багажнике, закрываемом обтекателем из декоративного пластика, расположен топливный бак; сюда же укладывают шасси и инструмент.
Благодаря небольшим габаритам и весу лодку можно перевозить в кузове или на крыше автомобиля, на прицепе за мотоциклом или велосипедом, либо просто вручную на съемном шасси. Это шасси можно снимать и устанавливать как на суше, так и на плаву, что очень удобно при эксплуатации лодки на водоемах с отлогим берегом. Шасси крепится к корпусу в районе центра тяжести лодки стальным тросом с «лягушкой». Колеса шасси - пневматические (размером 81/2Х2") от детского самоката. Для перевозки лодки за мотоциклом следует усилить конструкцию шасси и применить колеса большего размера.
Одной из основных задач, решаемых при проектировании и постройке лодки, было создание корпуса наименьшего веса при достаточной прочности. Применена поперечная система набора. Шпация (практическая) по днищу в носовой части - 250 мм, в кормовой - 333 мм. По борту и палубе шпангоуты установлены через один, так как расстояние между стрингерами не превышает 200 мм. Дополнительное повышение прочности и жесткости конструкции получается благодаря значительной погиби обшивки. Сиденье включено в несущую конструкцию корпуса и служит дополнительной опорой для днищевого перекрытия и бортов. Спинка сиденья является водонепроницаемой переборкой, повышающей безопасность плавания в случае пробоины.
Теоретический чертеж
Схема установки крыльев на моторной лодке:
а -сечение основных плоскостей 1 и 6; 6 -сечение дополнительных плоскостей 2, 3, 4 и 5; в -сечение стоек носового крыла; г -сечение стоек кормового крыла. ПП - ось поворота; А-узел соединения плоскости крыла (сталь Ст. 3) со стойкой (дуралюмин Д16-Т); Б - узел соединения стойки носового крыла; (7 - верхняя часть стойки дуралюмин Д16-Т; 8-нижняя часть стойки - сталь Ст. 3; 9-заклепки d=4 из сплава В65).
(Большой формат)
Узлы крепления крыльев к корпусу.
23 - выравнивающая дуралюминовая прокладка; 24 - бортовая стойка; 25 - средняя стойка; 26 - дуралюминовая прокладка d =4 мм; 27 - дуралюмниовый угольник 45x25x2.5; 25 - заполнитель, сосна; 29 -кронштейн Д16-Т, d=4 мм; 30-угольник Д16-Т, 30X30Х3; 31- прокладка для подбора угла установки; 32 - бортовой наклонный кронштейн; 33- скула (остальные обозначения см. конструктивный чертеж корпуса).
Для облегчения конструкции транец сделан пустотелым, состоящим из двух вертикальных подмоторных брусьев, зашитых с обеих сторон фанерой. Упор от двигателя, передаваемый на транец, воспринимается днищевой обшивкой и двумя продольными кницами, перевязанными с днищем и палубой.
Применение рациональных конструкций и совмещение элементов набора с подкреплениями под устройства позволили получить очень легкий корпус весом 32 кг. Заметим, что при более тщательном подборе материала вес корпуса может быть снижен до 25 кг.
При постройке корпуса были применены широко распространенные материалы. Обшивка выполнена из фанеры БС-1 толщиной 4 мм; набор-из ели и березы (подмоторные и привальные брусья, скуловые накладки). Для подкреплений использованы бук и фанера толщиной 10 мм. Крепеж - стальные шурупы (основной размер 2,5X12). Все соединения выполнены на клее БФ-2. После сборки корпус зашпаклевали, ошкурили и окрасили.
Особое внимание было уделено подводным крыльям.
Моторная лодка, подготовленная для перевозки
В момент фотографирования на лодке установлен один из первоначальных вариантов крыльевого устройства
Исходя из необходимости обеспечения высоких скоростных и мореходных качеств лодки и удовлетворения конструктивных и прочностных требований была выбрана четырехточечная схема с малопогруженными крыльями.
На лодке было опробовано несколько крыльевых схем, имеющих принципиальные и конструктивные отличия. Принята была схема, показавшая наилучшие результаты; она и показана на приводимых нами чертежах.
Высокая относительная скорость движения лодки заставила пойти на включение в схему дополнительных стартовых плоскостей, обеспечивающих выход лодки на крылья на меньших скоростях и этим уменьшающих горб сопротивления. На расчетной скорости 35-40 км/час эти плоскости полностью выходят из воды и на тихой воде с поверхностью не соприкасаются; при движении на волнении они периодически входят в воду и предотвращают проваливания лодки, что значительно улучшает ее мореходные качества.
При проектировании крыльев были поставлены следующие дополнительные требования:
1) обеспечить наименьший вес крыльев при условии высокой прочности и жесткости конструкции;
2) упростить конструкцию и, в частности, уменьшить число сварных соединений для возможности изготовления крыльев любителями.
Основные и дополнительные плоскости выполнены стальными, стойки и кронштейны - дуралюминовыми. Соединение плоскостей со стойками осуществлено «в шип» с последующим расклепыванием концов шипов.
Поверхность крыльев после опиловки по шаблону отшлифовали и окрасили, после чего снова вторично отшлифовали и отполировали.
Общий вес носового и кормового крыльевых устройств равен 7,5 кг. Крепление крыльев позволяет легко изменять углы установки, а следовательно, и углы атаки крыльев, подбирая их оптимальное значение. Данная конструкция дает возможность установить механизм для изменения углов атаки крыльев на ходу. Крылья могут быть легко сняты с лодки, что позволяет использовать ее как бескрылую.
Схема установки лодки на шасси.
Опытная эксплуатация лодки показала ее высокие скоростные и мореходные качества. Лодка устойчиво двигается на крыльях при полной нагрузке. Подъем корпуса над водой составляет в корме 100-120 мм, в носу - 200 мм. Широко разнесенные основные плоскости крыльев (1 и 6-на схеме установки крыльев), имеющие наклонные стабилизаторы (4) и дополнительные стартовые плоскости (2, 3, и 5), обеспечивают хорошую остойчивость и устойчивость движения при ходе как на тихой воде, так и на волнении с высотой волны до 0,5 м. Чистого движения на крыльях на максимальном волнении, по-видимому, не происходит; корпус лодки периодически замывается волнами, однако резких торможений, ударов корпуса о воду и проваливаний корпуса не наблюдается. Движение сопровождается плавными продольными и поперечными покачиваниями.
В настоящее время на лодке установлен гребной винт, спроектированный из расчета преодоления горба сопротивления. Так как точных данных о величине сопротивления в момент выхода лодки на крылья не было, винт был выбран с некоторым запасом по тяге на этом режиме и на расчетном режиме полного хода оказался несколько «легким». Однако благодаря этому при движении на волнении.
несмотря на значительное возрастание сопротивления лодки, скорость ее падает незначительно. Можно считать, что установленный гребной винт (D = 175 мм; H = 340 мм; А/Ad=0,3) годен для повседневной эксплуатации такой лодки.
Полученные скоростные показатели, очевидно, могут быть значительно улучшены подбором соответствующего винта и установкой механизма изменения углов атаки крыльев на ходу лодки (в зависимости от нагрузки лодки и высоты волны). При этом, по-видимому, следует применить винт, имеющий: D =170 мм; H = 400 мм; A/Ad = 0,55.
Кроме того, для повышения скорости лодки желательно провести следующие мероприятия, снижающие сопротивление подводной части мотора: полировку поверхности подводной части кронштейна; переделку козырька газовыхлопа и водоприемника; установку новой гайки-обтекателя на гребной винт; замену крепежных винтов с выступающими головками на винты с потайными головками. Эти мероприятия несложны и работу самого мотора не ухудшают.
В. В. Вейнберг
Журнал КиЯ №2 1964г
Появление на реках и морях ссср судов на подводных крыльях (типа «Ракета» и др.) вызвало большой интерес к катерам на крыльях.
В 1959 г. на основе данных о лодке на подводных крыльях инженера С. Тиайна, опубликованных в журнале «Техника молодежи» № 3 за 1959 г., было изготовлено несколько вариантов подводных крыльев для стандартной дюралюминиевой лодки «Казанка» с мотором «Москва» мощностью 10 л. с. Вариант, показанный на чертеже, дал при испытании лучшие результаты.
Изготовление крыльев
Для изготовления крыльев используется металлическая труба диаметром 500-530 мм, длиной 1550 мм со стенкой 10-12 мм. Из трубы автогеном вырезают полосы шириной по 130 мм.Для изготовления комплекта крыльев нужны:
- для переднего крыла: одна полоса длиной 1550 мм на крыло; две полосы на опорные стойки по 450 мм; две стойки из листового железа размером 200X60X2,5 мм и опорная пластина на подкос 150 X 45 X 2,5 мм;
- для заднего крыла: полоса на крыло длиной 1350 мм; две полосы на опорные стойки по 350 мм; один опорный подкос из листового железа 200X60X2,5 мм и опора к нему. Опорные подкосы устанавливаются под углом, указанным на чертеже.
Транец усиливается листом дюралюминия толщиной 3 мм, приклепанным к угольникам - стойкам транца.
Для обработки крыльев делается приспособление из швеллера № 10 длиной 1300 мм. Высота полок должна обеспечить касание уложенной в него полосы крыла в трех точках, что обеспечит хорошее и точное крепление полосы при обработке ее фрезой.
Заготовка крыла, уложенная в швеллер, закрепляется планками и обрабатывается до ширины 120 мм, а затем фрезеруется на плоскость с вогнутой стороны до толщины около 7 мм так, чтобы кромки были острыми. От точности и чистоты обработки полос зависит ходовое качество крыла.
Обработанные полосы изгибают по шаблонам с углами, указанными на чертеже, в холодном или горячем состоянии под прессом. Изгиб должен быть точным, чтобы получились одинаковые углы атаки по размаху крыла.
Крылья со стойками собирают по заранее заготовленному шаблону с учетом кривизны и наклона бортов лодки (во избежание подгонки после сварки). Места сварки зачищают, а крыло, если оно сделано не из нержавеющей стали, хромируют или лудят; краски на крыле держатся слабо, а без покрытия крылья быстро ржавеют.
Установка крыльев на лодку
Лодка устанавливается на ровную площадку по килю и транцу при помощи уровня.Переднее крыло устанавливают на расстоянии 2700 мм от транца, под углом атаки 0° к килю, на расстоянии 200 мм от киля по вертикали на равной высоте от обеих скул и крепят на 6 болтах. Сначала сверлят передние нижние отверстия диаметром 5-6 мм и крыло закрепляют предварительно; затем крыло точно выверяют по уровню, после чего сверлят остальные отверстия и ставят в них болты.
Центральный подкос закрепляется к килю в последнюю очередь. Перемещая его вперед или назад, поднимая передний и задний конец опоры,- можно изменить угол атаки средней части крыла. Заднее крыло устанавливается аналогично переднему непосредственно у транца.
Закрепив переднее и заднее крылья к бортам и килю лодки, следует проверить их по шнуру, натянутому от переднего к заднему крылу. Шнур должен лежать по нижним плоскостям крыльев без просветов, что определит нулевой установочный угол атаки. Изготовление крыльев не требует больших затрат и времени, так как их профиль определен радиусом трубы, а обработка несложна.
Первичная установка крыльев занимает 2-3 часа, последующая постановка и съемка - не более 30-40 минут.
Испытание лодки на воде. Первые заезды делает один человек. В лодку берется мешок с песком весом 25-30 кг для определения центровки лодки и места пассажиров. Выбирается тихий день и безлюдное место на воде.
Уложив мешок у миделя, водитель, сидя у мотора в корме, дает плавное увеличение числа оборотов мотора. С началом движения нос лодки начинает подниматься благодаря большой площади переднего крыла. В этот момент образуется положительный угол атаки крыла и оно быстро выталкивает нос лодки из воды. При подъеме переднее крыло частично выходит из воды и подъемная сила уравновешивается весом носовой части лодки.
Заднее крыло продолжает подниматься вверх, опуская нос лодки и уменьшая угол атаки крыльев. Скорость лодки постепенно растет.
Как только корма лодки выйдет из воды, мотор резко увеличивает число оборотов благодаря уменьшению нагрузки на винт. Число оборотов следует плавно сбавить до нормального и лодка пойдет на крыльях. Это чувствуется по отсутствию ударов о поверхность, высоте подъема корпуса над водой и отсутствию волнообразования от носа и кормы лодки. Если лодка не выходит на крылья или, выйдя, срывается с них, нужно изменить центровку, передвинув мешок с песком вперед или назад.
Качание лодки с борта на борт служит признаком того, что крыло идет очень близко к поверхности воды. В этом случае нужно уменьшить число оборотов мотора или изменить центровку.
Лодка легко слушается руля, имеет крен в сторону поворота и плавно идет по радиусу циркуляции, который зависит от скорости, но не превышает 50 м.
Лодка выходит на крылья и устойчиво идет, имея на борту 3 человек.
Двухлетний опыт эксплуатации лодки на подводных крыльях показал, что при водоизмещении около 400 кг она имеет вдвое большую скорость, чем обычная лодка той же конструкции с тем же мотором; имеет хорошую остойчивость и управляемость. Установка крыльев дает большую экономию бензина.
Мореходные качества лодки хорошие. Волны высотой до 30 см лодка проходит свободно.
Для полного съема мощности мотора «Москва» шаг винта рекомендуется увеличить с 240 до 270-300 мм.
В поисках лучшего профиля, формы и площади крыльев были сделаны крылья из трубы радиусом 250 и 265 мм. Первые из них дали большую подъемную силу, но меньшую скорость ввиду увеличения сопротивления. Крыло из трубы радиусом 265 мм с той же площадью поднимает 3 человек и дает лучший результат.
При разной площади переднего и заднего крыла лодка ведет себя неустойчиво: если положение ЦТ оставалось неизменным, то при увеличении скорости большее крыло выходило из воды. Те же явления наблюдались, если крылья имели разные установочные углы.
