Глиссирующие суда особенности конструкции корпуса

Обновлено: 18.04.2024

(и) 469633 Союз Советских Социалистических Республиклам изобретенийи открытий 08.08.75 писант 72) Авторы изобретен сеев, И ыфтин и И. И. феденко 71) Заявитель(54) ГЛИССИРУЮ Е СУДН На участке дл мидель-шпангоут те борта располо лы 1 и 2, на кото 3 струй. Нижняя шпангоута к тра верхней скуле 2 ле 1. При движении на режиме плавания и ходном к глиссированию происходит об ние кормовой части корпуса по всей ши включая участок от нижних до верхнихПри глиссировании судна с большими ростями происходит отрыв потока от ни скул, а площадка между нижней и ве скулами освобождается от воды и находи воздухе, что приводит к снижению сопр ления. пере- текарине, скул.скожних рхней тся в отивредмет изобретен ющее судно с остроскулыми корводами и отражателями струй на меющем транцевую корму, отлия тем, что, с целью снижения соя движению при глиссировании с скоростями, на участке его длины шпангоута до транца кормы по вырасположены две острые скулы,Глиссиру мовыми об корпусе, и ч ающ ее с противленибольшими от мидель соте борта К АВТОРСКОМУ СВИ ГосУдарстввнный комитет (23) ПриоритСовета Министров СССР Изобретение относится к области судостроения, в частности к глиссирующим судам.Известны глиссирующие суда с остроскулыми кормовыми обводами и отражателями струй на корпусе, имеющем транцевую корму. 5 У таких судов часто является необходимым применение широкой кормы, размеры которой по скуле близки к размерам ширины по мидель-шпангоуту. Однако, в этом случае при глиссировании на больших скоростях центр 10 давления гидродинамических сил находится ближе к транцу, чем для более узкой кормы, и больший пикирующий момент приводит к уменьшению угла дифферента судна. В результате этого возрастают смоченная поверх ность и буксировочное сопротивление глиссирующего корпуса.С целью снижения сопротивления движению при глиссировании судна с большими скоростями в предлагаемой конструкции на участ ке длины от мидель-шпангоута до транца кормы по высоте борта расположены две острые скулы. При этом ширина корпуса судна, измеренная по нижней скуле, сужается к транцевой корме и меньше, ширины корпуса, из меренной по верхней скуле.На фиг. 1 схематично показан общий вид предлагаемого судна; на фиг. 2 — вид на днице; на фиг. 3 — сечения по А — А, Б — Б и В — В на фиг, 1. 3 ины глиссирующего судна от а до транца кормы по высо. жены нижняя и верхняя скурых установлены отражатели скула 1 сужается от мидельнцу, а ширина шпангоутов по больше, чем по нижней ску469631 Фиг Е фиг 5 Составитель М. МасеевТехред А. Дроздова Корректор И. Позняковская Редактор Г, Васильева Заказ 1922/5 Изд.669 Тираж 529 Подписное ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5Типография, пр. Сапунова, 2 при этом ширина корпуса судна, измеренная по нижней скуле, сужается к транцевой корме и меньше ширины корпуса, измеренной поверхней скуле.
Смотреть

Режим глиссирования

Если мощность силовой установки достаточна для поддержания движения в режиме глиссирования, но недостаточна для преодоления волнового кризиса, судно тем не менее может быть выведено в режим глиссирования. Для этого необходимо установить силовой установке режим максимальной мощности и сместить центр тяжести судна вперед по отношению к точке приложения равнодействующей гиростатической и гидродинамической сил (Например, перемещением груза, пассажиров, перекачкой топлива или балласта). В результате дифферент судна на корму уменьшится, что снизит величину волнового сопротивления и позволит судну набирать скорость и перейти в режим глиссирования. Такой способ широко применяется на моторных лодках

Лобынцев Юрий Иванович,
по образованию физик, гидроаэродинамик. Окончил физико-механический ф-т Ленинградского Политехнического и-та в 1958 г. Большую часть жизни (около 30 лет) занимался разработкой новой техники (авиационные двигатели, эжекционные устройства, системы питания двигателей). Затем преподавал в университете, заведовал кафедрой физики. С 90-ых годов по личной инициативе занимаюсь гидродинамикой малотоннажных судов. Имею степень доктора техн. наук, звание профессора. В настоящее время — пенсионер

Об оптимальной конструкции корпуса водоизмещающе-глиссирующего судна

При проектировании ВГС следует учитывать их особенности по сравнению с обычными водоизмещающими судами.

тел. в С-Петербурге: (812)- 360-80-02 , электронная почта

Практическое использование глиссеров

Глиссеры характеризуются сильными ударными нагрузками при движении на волнении, в связи с чем их применение в морских условиях затруднено

Дюралюминий – это металлический сплав, изготавливаемый на основании алюминия с добавками меди (~4%), магния (1,5%) и марганца (0,5%). Его относят к сплавам, которые после термической обработки упрочняются. Дюралюминий не деформируется во время эксплуатации. В судостроении небольших лодок чаще используется сплав Д16АТ, его закаливают при высокой температуре для придания оптимальных прочностных показателей.

Материал используют для обшивки корпуса снаружи, преимущественно тонкими листами в 1,5–2 мм. Для обшивки бортов чаще применяют более тонкие листы – 1,2–1,8 мм, такие показатели актуальны для суден до 5 м в длину.

Дюралюминий – это металлический сплав, изготавливаемый на основании алюминия с добавками меди
При попытке гнуть дюралевые листы под небольшим углом без предварительного разогрева чаще всего образуются трещины. Материал обязательно предварительно подвергают термообработке. Для заготовки используется нагревание до 350 °C, затем металлу позволяют самостоятельно остыть. Когда деталь будет сформирована, её снова нагревают до 500 °C, а для остывания погружают в воду.

В процессе изготовления маломерных суден дюралюминий не сваривается, хотя технология для сварки существует. В процессе нагревания места шва образуется явление, сходное с отжигом, соответственно, материал теряет должную прочность. Сварные соединения имеют только 40–60% от изначальной прочности дюралюминия.

Основной недостаток дюраля – это невысокая устойчивость к коррозии, наибольшая уязвимость в отношении солёной воды. Активное наступление коррозии дюралюминия при погружении в морскую воду приводит к постоянным ремонтам, соответственно, суда из этого металла не рекомендуется применять для мореходства. Лодка дюралюминиевая в морской воде в 1,5 раза быстрее выйдет из строя, и в 2 раза чаще будет нуждаться в ремонте.

Преимущественно на заводе-изготовителе металла используется поверхностное покрытие листов чистым алюминием, который призван защитить дюраль от коррозии во время хранения и производства. В обязательном порядке корпуса из дюралюминия требуют покрытия эмалью.

Для обеспечения должной жёсткости лодок из дюраля используются многочисленные стингеры, для крепления которых требуются шпангоуты.

В процессе изготовления маломерных суден дюралюминий не сваривается, хотя технология для сварки существует

Преимущества:

прочность;
долговечность;
возможность разборки;
остойчивость;
относительная лёгкость.

Вариант глиссирующего корпуса с узкой центральной частью днища малой килеватости (или плоской) и наклонными боковыми участками. Ширина центральной гидролыжи выбирается так, чтобы на полной скорости судно глиссировало на нем, как на пластине, а наклонные участки днища смачивались только при крене или же встрече с волной.

Наклонные участки днища также снабжаются продольными реданами для отсечения от них брызговой пелены при вхождении корпуса в волну.

Глиссирующие обводы днища с гидролыжей.

Отрицательное влияние гидролыжи проявляется в некотором увеличении ударных нагрузок при небольшом волнении и малой удельной нагрузке днища и усложнении проектирования и постройки судна.

Разновидностю судна на гидролыже можно считать корпус с обводами, запатентованными англичанами Рексом и Вуди Блеггами. Основная часть корпуса имеет узкую гидролыжу и необычно большую килеватость днища — 45 градусов. Для повышения остойчивости корпус снабжен боковыми поплавками — спонсонами, расположенными в кормовой трети длины и имеющими при килях несущие поверхности в виде гидролыж.

Обводы мореходной глиссирующей мотолодки, запантентованные Рексом и Вуди Блеггами.

Все три гидролыжи расположены на одной высоте, так что при движении судно глиссирует на центральной лыже и двух широко разнесённых по бортам спонсонах, которые имеют несколько больший угол атаки. В случае крена, возникающего например, на циркуляции, в воду входит спонсон со стороны крена и мгновенно возросшая на нём подъёмная сила выпрямляет судно. Судно обладает достаточной остойчивостью и на стоянке, когда необходимый восстанавливающий момент образуется при погружении спонсона в воду.

Катера с обводами братьев Блегг весьма мореходны. Они способны поддерживать высокую скорость на взволнованном море при различных курсах относительно волны. Узкие поверхности центральной гидролыжи и спонсонов пронзают волну, не получая при этом сильных ударов. Определенный эффект аэродинамической разгрузки создается благодаря сводчатым тоннелям между основным корпусом и спонсонами. Встречный поток воздуха, смешиваясь с водяной пылью, подтормаживается в тоннелях; благодаря повышению здесь давления часть массы корпуса поддерживается аэродинамически, что способствует демпфированию ударов корпуса о волну.

Стеклопластик

Стеклопластиковые лодки активно используются в отечественном судостроении. Основу таких суден составляют полиэфирные смолы (только ненасыщенные типы) и специальные стеклонаполнители с армирующим слоем (выпускаются в виде холстов, тканей или жгутов).

Для конструирования и формирования корпуса обязательно используется матрица. Чаще всего корпус разъёмный, область соединения находится по килю. Вся матрица по поверхности обрабатывается шпаклёвкой и полируется, это приводит к идеальной ровности и глянцевому покрытию каркаса.

В процессе формирования внутрь укладывается разделительный слой для отделения матрицы от готовой конструкции. Далее, наносится слой декора с различными добавками (пигменты, ускорители или инициаторы). Когда декоративная поверхность достигнет желеобразного состояния, происходит дальнейшая укладка слоя стеклоткани для армирования. Далее, выполняется последовательная прикатка с помощью валиков. Преимущественно количество слоёв не меньше 4, а для больших суден может использоваться и 8 слоёв.

Стеклопластиковые лодки активно используются в отечественном судостроении

Стеклоткань обеспечивает для пластмассы должные показатели прочности. В зависимости от типа ткани, могут отличаться технические параметры. Самыми популярными являются сатиновые, жгутовые переплетения тканей и стеклорогожа. Преимущественно используется несколько типов одновременно. Сатиновые ткани более прочные и качественные. Российские производители чаще всего применяют полиэфирную смолу НПС-609-21М благодаря низкой токсичности и дешевизне.

Гребные виды лодок вмещают 2,5–3 мм пластика. Для катеров глиссирующего типа с длиной до 5 м рекомендуется применять 4–6 мм пластика для днища, а для бортов достаточно 3,5–5 мм. Для обеспечения прочности и жёсткости используются высадки и гофры внутри обшивки, и использование дополнительных рёбер необязательно. Днище может подкрепляться продольными флорами, стрингерами из пенопласта или фанеры с внешним покрытием стеклопластиком.

Преимущества стеклопластиковых суден:

отсутствие необходимости в окраске;
простота хранения, так как не требуется дополнительных процедур подготовки;
не подвергается гнили, коррозии и гниению;
не набухает от воды, даже при длительном нахождении в воде масса остаётся прежней;
длительный срок службы – 25–30 лет.

Пластмассовые судна по конструкции корпуса имеют самый привлекательный внешний вид и обеспечивают качественные эксплуатационные параметры. Благодаря гибкости материала удаётся формировать самые эффективные обводы корпуса. Для пластмассовых суден важно обеспечить соблюдение технологии, иначе корпус будет уязвим, а динамические характеристики снижены.

Стеклопластиковая моторная лодка

Стекловолокно – это материал, уязвимый к абразивному трению, как и алюминий. При некачественной защите ремонт потребуется всего через несколько выходов в плавание. Важно следить, чтобы армирующая ткань всегда была защищена, иначе происходит ее быстрый износ.

Алюминиево-магниевые конструкции

Корпус из алюминиево-магниевого сплава (АМг) не требует термического упрочнения. Металл относится к деформирующимся сплавам, которые легко подвергаются свариванию. В конструкции маломерных суден самое большое распространение приобрёл АМг5, где 5% магниевых добавок. Материал предназначается для изготовления листов, АМг61 – и профилей.

Алюминий в судостроении отличается высокой пластичностью, он может гнуться без предварительного подогрева. Сваривание выполняется с относительной лёгкостью, оно проводится с помощью инертных газов и аргонодуговой сварки. Прочность шва составляет 90%+ от целостного материала.

Алюминий в судостроении отличается высокой пластичностью

Для снижения деформации во время сваривания используется уменьшение протяжённости и калибра сварных швов на углах. Задействуется также больше контактной электросварки. Альтернативный вариант – использование штамповки с добавлением рёбер жёсткости (зиги или гофры).

Основные достоинства дюраля и алюминия – долговечность, износостойкость и выносливость, но потребуется регулярное проведение профилактических работ.

Примерная схема установки днищевых продольных реданов и скуловых брызгоотбойников

По два редана длиной 1,5 м устанавливали на боковых поверхностях днища . Это позволило улучшить мореходность, уменьшить рыскливость, а благодаря подъему носовой части и уменьшить смачиваемую поверхность днища: скорость лодки увеличилась. Реданы изготовлялись из сосны и ставились каждый на 4 шурупа с герметиком.

Я навесил регулируемую плиту прямо на водомет, закрепив ее на отверстия между фланцем водозаборника и фланцем сопла. В дальнейшем были поставлены еще и два подводных крыла за транцем на уровне днища.

Обладая большой подъемной силой, эти крылья позволяли иметь значительную кормовую загрузку. Правда, при изменении нагрузки требуется дополнительная регулировка угла подъема крыльев. Идеально, если бы такую регулировку можно было производить с места водителя.

Все эксперименты проводились при наличии на щитке приборов: манометра (до 1 атм.) с откидывающимся датчиком на днище и тахометра.

Хотелось бы, чтобы какая-нибудь фирма начала выпускать современные радиусные нескольких типоразмеров для самостоятельной установки их судолюбителями на своих лодках. Привожу примерный профиль редана.

Шпоновые лодки

Большое количество лодок для хождения на вёслах изготавливается из древесины с добавлением пластика, в них используется 1–3 слоя (толщина 0,5–1,5 мм). Наружная обшивка деревянных судов требует использование узких полос материала от 50 до 200 мм. Благодаря узким отрезкам, пластиком может покрываться практически любая поверхность, независимо от её кривизны. При использовании нескольких слоёв достигается прочная, износостойкая, защитная поверхность, которая значительно увеличивает долговечность конструкции.

Шпоновая обшивка обеспечивает 2 ключевых достоинства:

монолитность. В зазоры между досками или металлом не будет просачиваться вода;
эластичность. Позволяет покрывать поверхности с любым уровнем кривизны;
небольшая масса. Пластик увеличивает вес лодки на 5–10 кг, что в общей сумме не имеет принципиальной роли. Шпон требует наличия набора для подкрепления, но конечный вес конструкции меньше чистого пластика.

Лодки из дерева
Лодки со шпоновой обшивной имеют толщину 4,5–5 мм. В их конструкции не требуется использования шпангоутов, а обшивка дополняется килем, привальным брусом или стрингером. Для увеличения поперечной жёсткости используют банки.

Практическое использование глиссеров

Аэросани-амфибия А-3
. СССР, КБ Туполева, 1960-е — 1980-е гг.

Использование: в конструировании малотоннажных и маломерных глиссирующих судов. Сущность изобретения: в корпусе глиссирующего судна, содержащем два асимметричных полукорпуса, каждый из которых выполнен с одной внешнекилевой глиссирующей пластиной днища, ограниченной снизу горизонтальным килем, а также надводный мост, соединяющий полукорпуса, установленные своими горизонтальными килями под углом к диаметральной плоскости судна, находящимся в пределах от 6 до 18 o с вершиной, обращенной в сторону носовой оконечности, при этом угол внешней килеватости каждой глиссирующей пластины выбран из соотношения: , где - оптимальный угол атаки при глиссировании. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к судостроению и касается конструирования малотоннажных и маломерных глиссирующих судов.

Известен корпус глиссирующего судна, содержащий два асимметричных полукорпуса, каждый из которых выполнен с одной внешнекилевой глиссирующей пластиной днища, ограниченной снизу горизонтальным килем, а также надводный мост, соединяющий полукорпусы (Катера, лодки и моторы в вопросах и ответах. Справочник /Под ред. Г.М.Новака. Л. Судостроение, 1977, с.60-65).

Однако он обладает пониженными гидродинамическим качествами.

Технический результат от внедрения изобретения состоит в повышении гидродинамических качеств глиссирующего судна при высоких уровнях быстроходности и мореходности.

Этот технический результат достигается тем, что корпус глиссирующего судна содержит два асимметричных полукорпуса, каждый из которых выполнен с одной внешнекилевой глиссирующей пластиной днища, ограниченной снизу горизонтальным килем, а также надводный мост, соединяющий полукорпуса. Последние установлены своими горизонтальными килями под углом к диаметральной плоскости судна, находящимся в пределах от 6 до 18 o , с вершиной, обращенной в сторону носовой оконечности. Угол внешней килеватости b каждой глиссирующей пластины выбран из соотношения: , где a - оптимальный угол атаки при глиссировании.

Кроме того, полукорпуса выполнены с частичным совмещением в носовую монокорпусную оконечность, а надводный мост имеет в плане клиновидную форму.

Полукорпуса полностью разнесены от диаметральной плоскости, а надводный мост имеет в плане форму усеченного клина.

На фиг. 1 дан теоретический чертеж корпуса в проекции "Бок"; на фиг. 2 - то же, в проекции "Полуширота"; на фиг. 3 то же, в проекции "Корпус".

Условные обозначения на фиг. 1-3: 1, 2,8 теоретические шпангоуты; 9 транцевая кормовая оконечность; 10 линия форштевня; 11 линия общего наклонного киля полукорпусов; 12 линия раздельных горизонтальных килей полукорпусов; 13 линия первой скулы; 14 линия второй скулы; 15 уровень свода надводного моста; 16 ходовая ватерлиния; ОП нулевая (горизонтальная) плоскость; ДП диаметральная плоскость; О носовая оконечность корпуса.

Корпус может быть выполнен в двух конструктивных вариантах: 1 с частичным разнесением от ДП полукорпусов; 2 с полным разнесением от ДП полукорпусов. На фиг. 1-3 дан полный теоретический чертеж корпуса по первому конструктивному варианту. Он с неизбежностью имеет монокорпусную носовую часть, которая в приводимом примере простирается от носовой оконечности О до шпангоута 5, где имеет общие для полукорпусов форштевень 10 и наклонный к ОП киль 11, расположенные в ДП, т.е. в плоскости соединения полукорпусов. При условии наклон киля 11 составляет конструктивно заданный a угол (см. фиг. 1).

От шпангоута 5 до транца 9 полукорпуса разведены от ДП с переменным горизонтальным клиренсом, так что их горизонтальные кили 12 образуют в плане (см. фиг. 2) фигуру с углом раствора 2. На этой фигуре корпус не имеет обычного горизонтального участка днища, и за ее кромками по килям 12 образуется клиновидный воздушный тоннель с тупиком на шпангоуте 5. Такой вырожденный тоннель прикрыт сверху клиновидным сводом надводного моста на уровне 15 (см. штриховую линию на фиг. 1 и 3), соответствующем или чуть превышающем уровень статистической ватерлинии (на чертеже не обозначена).

Плоские килеватые пластины полукорпусов заключены между горизонтальными килями 12 и первыми скулами 13. По всей своей длине от транца 9 до шпангоута 2 они имеют неизменный угол килеватости (см. фиг. 3) при условии, что . В передней своей части глиссирующие пластины от шпангоута 2 до шпангоута 5 соединены между собой в ДП по наклонному килю 11 и пространственно образуют форму "стилетного" жала. Далее в корму пластины разделены между собой и имеют классическую почти прямоугольную форму (см. фиг.2). Для разрежения насыщенности на чертежах не изображены линии батоксов, однако совершенно ясно, что в пределах глиссирующих пластин все эти линии будут строго параллельны линии наклонного киля 11, то есть будут наклонены к ОП под углом a.

Надводные формы корпуса не имеют принципиального значения для данного технического решения. Изображенная на фиг. 1-3 форма со сломом обшивки во второй скуле 14 дает лишь частный пример решения проблем мореходности и технологичности (все элементы обшивки либо плоские, либо идеально разворачиваются на плоскость). Вполне возможны, однако, и кафедральные, и тримаранные, и сложные криволинейные обводы носовой части, лишь бы они обеспечивали хорошее поведение судна на большой волне, что вполне возможно.

Корпус глиссирует следующим образом.

Вертикальная составляющая гидродинамических сил, действующих на глиссирующие пластины со стороны атакующего их водяного потока, стремится вытолкнуть корпус из воды, и он поднимается, касаясь ее лишь ниже ходовой ватерлинии 16 (см. фиг. 1 и 2). При этом смоченная часть поверхности глиссирующих пластин между килями 12 и ватерлиниями 16 значительно уменьшается. Поскольку гидродинамическое давление в области смоченной поверхности пропорционально квадрату скорости, с ростом скорости требуется все меньшая площадь смоченной поверхности, что приводит к дальнейшему понижению уровня ходовой ватерлинии 16. При этом смоченная фигура, имеющая в плане форму полого клина (см. фиг. 2), становится все более тонкой.

У обычных корпусов с параллельными ДП килями указанное уменьшение площади смоченной поверхности глиссирующих пластин сопровождается сильным смещением центра гидродинамического поддержания в корму. Это сопровождается резким уменьшением дифферентующего момента и соответствующим изменением ходового дифферента. На значительных скоростях такие изменения приобретают характер автоколебаний с быстро нарастающей амплитудой. Судно теряет продольную устойчивость и переходит на режим "дельфинирования", который не только дискомфортен, но и опасен из-за потери управляемости и возможности подлета с переворотом в воздухе. В предложенном же корпусе смоченная фигура лишь утоньшается с ростом скорости, ее смоченная длина и эффективная ширина почти не меняются, а положение центра гидродинамического поддерживания практически постоянно. Благодаря этому данный корпус в отношении устойчивости к дельфинированию имеет подавляющее преимущество перед другими, за исключением, может быть, реданных корпусов и классической трехточки. Кстати, для лучшего уяснения этого момента полезно представить себе данный корпус в виде "распределенной" модификации обратной трехточки.

Центровка судна должна быть такой, чтобы центр масс совпадал с центром гидродинамического поддержания при строго горизонтальном положении корпуса. Иными словами, корпус должен глиссировать без какого-либо дифферента, при этом направление атаки параллельно ОП и ДП, а струи атакующего потока, обтекающие пластины примерно по линиям смоченных батоксов, составляют с пластинами угол встречи, равный конструктивно заданному значению a. Следствием этого является обращение гидродинамического качества К в максимум, зависящий от гидродинамического удлинения смоченной фигуры пластин l.

Для обычных прямых килеватых пластин угол a лежит в пределах от 3 до 5 o , а уменьшение l, повышающее устойчивость к дельфинированию, усиливает эффект поперечного растекания струй, снижающий гидродинамическое давление на пластины и уменьшающий максимум качества К при некотором росте оптимального a. Для косых пластин поперечное растекание сильно затруднено из-за очень малой длины смоченных батоксов, однако точный учет этого момента невозможен из-за отсутствия данных систематических исследований косого глиссирования в опытных бассейнах. Поэтому дадим грубые оценки, исходя из следующих предположений. Прежде всего, если за гидравлическое удлинение пары косых пластин принять отношение полной ширины смоченной клиновидной фигуры к ее полной длине, то мы придем к условию l2tg. Далее предположим, что условие l2tg позволяет использовать для оценки К и a данные систематических исследований прямых пластин малой килеватости. Некоторое представление о таких данных дает рис. 55 на с. 62 справочника "Катера, лодки и моторы в вопросах и ответах" (Л. Судостроение, 1977). В частности, максимально широкой расстановке полукорпусов с g18 o соответствует оценка К=9 и a приблизительно 3-4 o . Уменьшение угла g приводит к некоторому падению качества К. К такому же результату можно прийти, исходя из аналогии между косыми гидропластинами и узкими, длинными, но косыми аэродинамическими крыльями. Однако для удачного проектирования судов с предложенными обводами необходимы дальнейшие исследования косых глиссирующих пластин.

Заметим, что значения l, К и a практически не зависят от собственной ширины В₀ глиссирующих пластин. Это позволяет с ростом энерговооруженности и расчетной скорости переходить ко все более узким пластинам и добиваться значительного смягчения ударов от встречи с крупными волнами, как и в прототипе. Кроме того, широкая поверхность надводного моста здесь заблокирована от встречи с крупной волной, вспарываемой носовой оконечностью. Эти особенности значительно улучшают мореходность.

Хуже выглядит взаимодействие корпуса с мелкой волной, создающей эффект постоянной "тряски". Дело в том, что "след", который "пропахивают" косые пластины на водной поверхности, более широк, чем у "глубокого V", и более, чем у прототипа. При равной скорости на этом следе корпус "собирает" большее число мелких волн, что увеличивает эффект "тряски". Ее интенсивность, растущая примерно пропорционально кубу скорости, способна вызвать на больших скоростях нестерпимый дискомфорт. Поэтому широкая расстановка с g 18 o целесообразна лишь для относительных скоростей F_r D6.

С дальнейшим ростом скорости целесообразны, несмотря на некоторое падение К, меньшие значения g, что дает двойной эффект. Во-первых, уменьшается ширина "следа". Во-вторых, согласно условию увеличивается килеватость b, что смягчает взаимодействие. При одновременном уменьшении ширины B₀ это значительно улучшает комфортабельность хода. Однако такие меры осуществимы лишь при одновременном росте энерговооруженности, необходимом для поддержания высокой скорости при пониженном К. Разумным переделом уменьшения g для корпусов с монокорпусной носовой частью является значение g 10 o , так как при дальнейшем уменьшении g невозможно удержать достаточный уровень поперечной остойчивости.

Между тем, снижение ударных нагрузок в условиях морских и трансокеанских переходов с околорекордными скоростями может диктовать снижение g вплоть до 6 o . В этом случае необходим переход ко второму конструктивному варианту, при котором полукорпуса дополнительно разводятся от ДП на постоянную составляющую клиренса. На ту же составляющую увеличивается ширина корпуса, что дает увеличение статической и ходовой поперечной остойчивости. При этом воздушный тоннель и покрывающий его надводный мост являются сквозными без носового тупика и имеют в плане форму усеченного клина с узким прямоугольным продолжением в нос. Впрочем, указанное носовое продолжение не является обязательным. Описанное дополнительное расширение при втором конструктивном варианте не должно быть чрезмерным, так как при этом возрастает вероятность сильных ударов в расширенный свод моста при встрече с особо крупными волнами.

Для минимальных значений g условие становится не пригодным из-за слишком больших килеватостей (b >40 o ). Так как поддержание качества К на уровне не ниже 6,5 требует, чтобы во всех случаях было не выше 30 o , здесь требуется переход к неравенству . При этом конструктивный угол наклона батоксов будет несколько меньше оптимального угла атаки. Для того, чтобы глиссирование осуществить все же под оптимальным углом, необходимо придать корпусу на ходу небольшой дифферент на корму, что может быть достигнуто соответствующей корректировкой центровки судна. Оговоренные здесь обстоятельства составляют важную гидродинамическую особенность второго конструктивного варианта.

Из-за особенностей формы смоченной поверхности корпус при разгоне на малых скоростях будет иметь незначительное, но неизбежное носовое смещение центра гидродинамических сил. Соответственно он будет получать малый разгонный дифферент на корму и будет иметь слабо выраженный "горб сопротивления", то есть будет отличаться улучшенными стартовыми характеристиками. Сопоставительно, прототип обладает наиболее высоким и затянутым "горбом сопротивления" из известных корпусов. Классический катамаран стартует плохо. Улучшению стартовых характеристик способствует увеличение собственной ширины пластин В₀, которое в сочетании с достаточно большой угловой шириной g обеспечивает стартовые характеристики. По тем же причинам корпус быстрее набирает скорость при выходе из крутого поворота, что улучшает его маневренные качества. Это может оказаться важным для некоторых условий эксплуатации, например для сложных маршрутных гонок по спокойной воде. По мере уменьшения B₀ и g старт постепенно ухудшается. Стартовые характеристики корпуса по второму конструктивному варианту с минимальными B₀ и g будут приближаться к уровню прототипа. Впрочем, для скоростного морского судна с высокой энерговооруженностью этот недостаток не столь существенен.

Наилучшим движителем, работающим в возмущенном потоке под тоннелем, является частично погружаемый винт (ЧПВ).

1. Корпус глиссирующего судна, содержащий два асимметричных полукорпуса, каждый из которых выполнен с одной внешнекилевой глиссирующей пластиной днища, ограниченной снизу горизонтальным килем, а также надводный мост, соединяющий полукорпусы, отличающийся тем, что полукорпусы установлены своими горизонтальными килями под углом к диаметральной плоскости судна, находящимся в пределах от 6 до 18 градусов, с вершиной, обращенной в сторону носовой оконечности, при этом угол внешней килеватости b каждой глиссирующей пластины выбран из соотношения где a - оптимальный угол атаки при глиссировании.

2. Корпус по п.1, отличающийся тем, что полукорпусы выполнены с частичным совмещением в носовую монокорпусную оконечность, а надводный мост имеет в плане клиновидную форму.

3. Корпус по п.1, отличающийся тем, что полукорпусы полностью разнесены от диаметральной плоскости, а надводный мост имеет в плане форму усеченного клина.

Думаю эта давно позабытая статья будет довольно интересна широкому кругу энтузиастов. Скажу сразу, некоторые сведения, особенно касаемые развития отечественного довоенного глиссеростроения, стали для меня неожиданным открытием. . Итак:

СОПЕРНИКИ ДЕЛЬФИНОВ
Беседы конструктора

Глиссирующие суда теперь можно встретить почти на всех реках, водохранилищах, морях. Гидросамолеты и суда с подводными крыльями — это тоже глиссирующие суда, так как прежде чем подняться на крылья, при разбеге они должны обязательно глиссировать. Но, несмотря на все свое многообразие, глиссеры пока еще распространены не столь широко, как обычные водоизмещающие суда. Пока они еще в основном выполняют роль прогулочных и туристских судов, разъездных и служебных катеров или являются небольшими транспортно-пассажирскими судами, скоростными спортивными и военными (торпедными) катерами. Все это мелкие суда, легкой конструкции, водоизмещением от сотни килограммов до 200—300 т.

Но у глиссирующих судов большое будущее. Ведь чуть ли не каждый год появляются новые, все более мощные и легкие двигатели, очень экономно расходующие горючее. Создаются легкие, прочные материалы, годные для постройки корпуса быстроходного судна. Но какими бы большими ни стали глиссеры, держать их на поверхности воды будет та же сила, что поддерживает и маленькие современные суда этого типа. Такую силу называют гидродинамической подъемной силой. Она гораздо выгоднее, чем та, которую открыл Архимед и которая поддерживает на воде обычные, неглиссирующие суда. И вот почему.

Это произошло в 1872 году в Англии. В адмиралтейство явился скромный, никому до того не известный пастор, по фамилии Рэмус. Он принес свой проект плоскодонного корабля водоизмещением 2500 т, который должен ходить гораздо быстрее всех кораблей того времени. Этот чудо-корабль должен был не плыть, а скользить по поверхности воды, как, например, скользит плоский камешек, пущенный рикошетом, или как плоскодонная шлюпка, идущая на буксире за быстроходным кораблем. Модель скользящего корабля Рэмуса была испытана. В опытовом бассейне эксперименты показали, что Рэмус был прав, когда полагал, что при большой скорости его корабль будет скользить споим днищем по поверхности воды и испытывать при этом гораздо меньшее сопротивление, чем сопротивление обычных кораблей. И тем не менее идею Рэмуса нельзя было осуществить: чтобы достичь нужной для глиссирования скорости, кораблю потребуются столь мощные паровые машины и такие громадные паровые котлы, что он под их весом затонет.

Ошибка Рэмуса состояли только в том, что он считал гидродинамическую подъемную силу гораздо большей, а сопротивление меньшим, чем они есть на самом деле. Но если бы даже он вычислил эту силу правильно, построить глиссирующий корабль он не смог бы: в те годы мощные двигатели были еще для этого слишком тяжелы. Рэмус умер, так и не увидев воплощения в жизнь своей идеи.

Прошло 13 лет, и в 1885 году попытку построить скользящее по воде судно, независимо от Рэмуса, на этот раз во Франции, предпринимает один из пионеров авиации, россиянин по происхождению, эмигрант маркиз де Ламбер.

Первое судно де Ламбера было очень простым — четыре бочки, соединенные общей деревянной рамой. Под бочками поперек судна, наклонно к поверхности коды, укреплялись четыре доски, которыми, по замыслу изобретателя, судно должно опираться при движении по воде. А двигатель? Никакого. С судна подан конец на лебедку, установленную на противоположном берегу реки. Опыт прошел удачно и показал, что судно всплывает, скользит и при этом встречает небольшое сопротивление. Но лишь при большой скорости буксирования! Второй опыт де Ламбер проводит с тем же судном, по па этот раз буксируемым лошадью, бегущей вдоль берега; сам изобретатель при этом сидит на бочках. Несмотря на полную удачу и этого опыта, де Ламбер, увлекшись идеей судов с подводными крыльями, возвращается к глиссерам лишь спустя 12 лет. За эти годы де Ламбер первым получил патент на суда с подводными крыльями сперва во Франции, а затем и в США. В 1897 году в Англии на Темзе он испытывает свое первое самоходное глиссирующее судно — две байдарки, соединенные четырьмя рамами. Под днищем каждой байдарки укреплены одна за другой четыре пары досок, угол наклона которых к уровню воды можно регулировать (рис. 1). На этот раз ни лебедка, ни лошадь не нужны: на помосте, положенном поверх байдарок, стоит специально изготовленная десятисильная вертикальная двухцилиндровая паровая машина. Вес этой машины всего 16 кг!

Для образования пара на помосте стоял вертикальный паровой котел, работающий па мазуте. Вес его составлял около 15 кг, движителем служил водяной гребной винт диаметром 56 см, с шагом 75 см.

Опыты де Ламбера на Темзе дали прекрасный результат: при полном водоизмещении в 275 кг глиссер достигал скорости 38 км/час. Продолжая работать над созданием глиссера, де Ламбер построил в 1905 году во Франции свой первый глиссер, снабженный бензиновым мотором. Это было двухлодочное судно длиной 6 м и общей шириной 3 м; днище каждой лодки имело по 5 глиссирующих плоскостей (по 5 реданов), а двигателем служил 12-сильный двухцилиндровый мотор Диона. Мотор приводил в движение один двухлопастной гребной винт.

Рис. 3. Пассажирский глиссер тридцатых годов с корпусом каплеобразной формы (Франция).

Успехи, достигнутые первыми глиссерами, и быстрое развитие авиационных моторов привели к тому, что вслед за де Ламбером уже в начале 20 века на Западе появился ряд конструкторов и фирм, занятых постройкой пассажирских глиссеров. В большинстве своем глиссеры строились для перевозки пассажиров и почты по мелководным рекам, поэтому широкое распространение получили воздушные винты. На рисунках 2 и 3 вы видите пассажирские глиссеры двадцатых и тридцатых годов. К 1930 году уже существовало несколько регулярных водных линий, по которым ходили глиссеры: в Европе — по Дунаю, Эльбе, Рейну, Сене, Роне, и в Америке — по рекам Колумбии и Аргентины.

СПОРТИВНЫЕ СКОРОСТНЫЕ ГЛИССЕРЫ

Большие скорости, развиваемые глиссерами, не могли не привлечь внимания спортсменов-водномоторников. Вслед за первыми пассажирскими глиссерами начали появляться гоночные, самых различных классов и конструкций, со стационарными и подвесными моторами, с водяными и воздушными винтами. Таблицу наивысших, так называемых абсолютных рекордов скорости, иначе говоря — наибольших скоростей, достигнутых на воде, безраздельно стали занимать глиссеры. До 1939 года это были однореданные глиссеры с водяными винтами, а позже — трехточечные, с воздушно-реактивными двигателями.

Почти с самого рождения глиссеры широко применяются для водных прогулок и туризма.

Первые глиссеры строили исключительно из дерева и фанеры. Теперь их корпуса строят также из легких сплавов и пластмасс. Применяющиеся на глиссерах подвесные и стационарные двигатели стали не только более мощными, но и более экономичными, легкими и надежными. Значительно усовершенствован и очень важный механизм — силовая передача.

Впоследствии на глиссерах стали применять, кроме водяных и воздушных винтов, еще и водометные движители различных конструкций.

ГЛИССИРУЮЩИЕ ТОРПЕДНЫЕ КАТЕРА

В 1915 году во время первой мировой войны три офицера английского военно-морского флота предложили командованию построить несколько глиссеров по типу гоночных, но большего размера, вооружить их торпедой, взять на палубу эсминца или крейсера и доставить ночью как можно ближе к неприятельскому берегу для внезапного набега на вражеские базы и корабли.

Катера Торникрофта имели большой успех, и в послевоенные годы различные типы торпедных катеров-глиссеров были приняты на вооружение флотами многих стран. Водоизмещение, скорость, размеры, вооружение катеров и мощность их двигателей росли с каждым годом. К началу второй мировой войны в Англии уже существовали торпедные катера-глиссеры водоизмещением до 37 т, с машинной установкой мощностью более 3000 л. с. Эти катера были вооружены двумя трубными аппаратами. Подобные торпедные катера строились в Италии, Германии, Франции и других государствах. Их строили не только из дерева, но и из легких сплавов и стали. Все они были оборудованы радиостанциями, часто имели вспомогательные двигатели для очень малого бесшумного хода.

Есть сведения, что в России впервые глиссеры появились в 1912 году на Воткинском озере и в Петербурге. На глиссере, ходившем по Воткинскому озеру, стоял мотор мощностью 35 л. с., скорость глиссера достигала 40 км/час.

Началом глиссеростроения в СССР принято считать 1920 год, когда ЦАГИ приступил к постройке деревянного открытого пассажирского глиссера с водяным гребным винтом. В проектировании этого глиссера принимал участие и наш крупнейший ученый, отец русской авиации Николай Егорович Жуковский, а главным конструктором его был Андрей Николаевич Туполев.

В дальнейшем А. Н. Туполев создал несколько типов торпедных катеров, которые вписали в дни Великой Отечественной войны немало славных страниц в историю Военно-Морского Флота нашей Родины.

Начиная с 1923 года постройкой гражданских, в том числе и спортивных, глиссеров в нашей стране стали заниматься всесоюзные общественные организации: сначала Общество друзей Воздушного флота (ОДВФ), затем Автодор, Осоавиахим, Освод, Досфлот и ДОСААФ. Глиссирующие суда хозяйственного назначения — транспортно-пассажирские, разъездные проектировали и строили также судостроительные конструкторские бюро и заводы.

Особенно большая заслуга в деле распространения глиссеростроения в нашей стране принадлежит общественной организации Автодор. За время своего существования, с 1929 по 1933 год, Автодор построил около 70 глиссеров.

СОВЕТСКИЕ ТОРПЕДНЫЕ КАТЕРА

Читайте также: