Подводные крылья на малых катерах являются эффективным средством для
повышения их скорости и в ряде случаев - мореходных качеств. При выходе
па крылья корпус катера отрывается от воды, благодаря чему существенно
уменьшается ее сопротивление движению судна, снижаются ударные
перегрузки при ходе на волнении (разумеется, если высота волны не
намного превышает клиренс - расстояние от днища до поверхности воды). В
крыльевом режиме мощность двигателя затрачивается лишь на преодоление
сопротивления подводных крыльев и погруженной части подвесного мотора
(либо гребного вала, кронштейна и руля при стационарной установке) и
брызгообразованием от стоек крыла, пересекающих поверхность воды. Если
корпус судна имеет глиссирующие обводы и достаточно мощный двигатель
(удельная нагрузка на крылатых катерах может составлять DIN 10-40 кг/л,
с), то может быть получено повышение скорости примерно L 1,5-2 раза по
сравнению с глиссирующим катером.
В период разгона - преодоления <горба> сопротивления, который
соответствует моменту выхода катера па крылья, двигатель ещё не
развивает полной мощности и частоты вращения. Ориентировочно частота
вращения двигателя в режиме выхода на крылья может быть принята равной
70-75% эксплуатационной частоты, а минимальную мощность, необходимую для
отрыва корпуса от воды и выхода лодки на крылья. Вычислив значение
мощности в момент выхода JVB, необходимо проверить ее соответствие
ограничительной характеристике двигателя при приведенной выше частоте
вращения.
Рис. 72. Схемы подводных крыльев, примеи-яемые
на малых катерах и мотолодках; а - малопогруженное крыло; б - крыло с
дополнительным элементом; в - <чайка>; а - крыло, пересекающее
поверхность воды; д - трапециевидное крыло со стабилизаторами; е -
разрезное крыло. 1- основное несущее крыло; 2 - стойка; 3 -
дополнительный несущий элемент; 4 - <чайка>; 5 - стабилизатор; 6 -
разрезное крыло.
Следует заметить, что обычно целесообразные скорости СПК
водоизмещением 0,5-2 т находятся в пределах 40-70 км/ч. При скорости
катера ниже 40 км/ч крыльевое устройство получается очень громоздким и
тяжелым; при скоростях свыше 70 км/ч на крыльях возникает явление
кавитации, движение становится неустойчивым.
В крыльевом режиме масса катера воспринимается подъемной силой носового
и кормового крыльев, причем нагрузка чаще всего распределяется между
ними поровну. На малых катерах применяют различные системы подводных
крыльев, наиболее распространенные из которых показаны на рис. 72. Для
исключения отрицательного влияния носового крыла на кормовое расстояние
между ними должно быть не менее 12-15 хорд крыла.
Малопогруженные подводные крылья получили преимущественное
распространение для речных СПК- Глубина погружения носового крыла
составляет 15-20% его хорды, кормового-20-25%, высота подъема корпуса
небольших катеров над водой -0,1-0,5 и при ходовом дифференте в
1,5-2,5°.
Малопогруженное крыло имеет высокое гидродинамическое качество, поэтому
необходимая подъемная сила обеспечивается при сравнительно малых его
площадях. Существенным недостатком такого крыла, однако, является низкая
мореходность: на волнении крылья могут оголяться и подвергаться жестким
ударам, так как в контакт с водой вступает сразу вся площадь крыла. На
волнении СПК с мало-погруженными крыльями испытывает сильные колебания и
часто Срывается с крыльевого режима.
Мореходность СПК на малопогруженных крыльях частично может быть повышена
путем установки дополнительных несущих элементов, закрепленных под
основным носовым крылом (см. рис. 72, б), расположения килеватого
участка - <чайки> в средней части крыла (см. рис. 72, в), дополнительных
плоскостей на стойках крыла. Недостатком в первых двух случаях является
увеличение габаритной осадки судна в режиме плавания; в третьем -
возрастание сопротивления из-за замывания дополнительных плоскостей на
ходу, к тому же эта Схема не устраняет <проваливания> крыла при сходе с
волны. Правда, (три правильном размещении дополнительных плоскостей
можно улучшить стартовые характеристики катера путем использования
подъемной силы на них.
Несколько улучшить мореходность можно путем придания крылу
стреловидности - в этом случае площадь крыла разносится поперек фронта
волны, благодаря чему уменьшается вероятность одновременного оголения
сразу всей площади. Полезно также для плавания на волнении увеличить
угол атаки носового крыла на 1-1,5° по сравнению с углом атаки на тихой
воде.
Пересекающие поверхность воды крылья (см. рис. 72, г, д) обеспечивают
более высокие мореходные качества и, кроме того, обладают свойством
саморегулирования при изменении нагрузки в широком диапазоне.
Стабилизация движения осуществляется в результате изменения погруженной
площади крыла. Вследствие большого погружения эти крылья меньше
подвержены волновым возмущениям, затухающим с увеличением глубины.
Подъемная сила на пересекающих поверхность воды крыльях в условиях
волнения изменяется плавно, без потери устойчивости. Благодаря наклонным
частям крыла катер обладает повышенной остойчивостью - при крене этот
участок входит в воду и создаваемая на нем подъемная сила
восстанавливает катер в прямое положение.
Пересекающие поверхность воды крылья имеют неплохие стартовые свойства,
<горб> сопротивления получается ниже, чем у СПК с малопогруженными
крыльями. При разгоне смоченная поверхность крыла постепенно
уменьшается, соответственно падает и сопротивление. Однако на полной
скорости гидродинамическое качество такого крыла оказывается немного
ниже, чем плоского, вследствие дополнительного брызгового сопротивления,
перепада давления по размаху крыла и возможного засасывания воздуха по
верхней поверхности в зону разрежения.
Рациональна комбинированная трапециевидная схема, состоящая из основного
плоского или малокилеватого крыла и наклонных стабилизаторов.
Стабилизаторы располагаются под углом к горизонту в 20-25° таким
образом, чтобы на максимальной скорости их большая часть находилась над
водой. На малых скоростях, при провалах крыла на волнении и в начальный
момент выхода на крыло стабилизаторы увеличивают эффективную площадь
крыла, а также создают большие восстанавливающие моменты при крене.
Основная несущая часть трапециевидного крыла может быть погружена на
расчетной скорости до хорды крыла при ср = 50 км/ч; при большей скорости
во избежание кавитации погружение должно быть уменьшено до 20-30% хорды.
Профиль поперечного сечения стабилизаторов принимается таким же, как и
для основного крыла, но для повышения их эффективности стабилизаторы
делают расширяющимися к верхним концам и устанавливают под несколько
большим углом атаки (на 1-1,5°).
В настоящее время на мореходных катерах используют оба типа крыльев:
носовое делают пересекающим поверхность, а кормовое - в виде плоского
малопогруженного крыла. Попытки применить V-образное кормовое крыло не
увенчались успехом - при погружении этого крыла в воду на его наклонных
стабилизаторах развивается чрезмерная подъемная сила, что приводит к
сильному всплытию кормы и соответственно уменьшению ходового дифферента
катера и угла атаки носового крыла. В результате подъемная сила на
носовом крыле падает и судно зарывается носом в волну.
На носовое крыло в этой схеме приходится около 60% водоизмещения,
отстояние носового крыла от корпуса назначается в зависимости от высоты
волны hB, на которой предполагается использовать судно. Обычно Н =
1,4ЛВ. Глубину погружения нижней точки носового крыла принимают не
меньше 0,75 хорды крыла.
В практике мелкого судостроения получили распространение также разрезные
носовые крылья (см. рис. 72, е), которые легко сделать складывающимися.
Правда, гидродинамическое качество разрезных крыльев несколько ниже, чем
сплошного, и для получения той же скорости требуется несколько большая
мощность двигателя.
Некоторые конструктивные особенности установки подводных крыльев на
серийных мотолодках рассмотрены в гл. 2 (см. с. 172).
