Определение водоизмещения, основных размерений и
выбор обводов корпуса
Моторные суда на подводных крыльях
Изготовление подводных крыльев
Подводные крылья можно изготавливать из нержавеющей стали, латуни,
обычной углеродистой стали с надежной антикоррозионной защитой,
алюминиево-магниевых сплавов и различных пластических материалов,
отличающихся достаточной прочностью. Выбор материала в большой степени
зависит от того, можно ли его приобрести и от технологических
возможностей обработки, которыми располагает судостроитель-любитель. Для
изготовления профиля крыла лучшими материалами являются нержавеющая
сталь и латунь, если представляется возможность обработать их на станке.
При отсутствии такой возможности следует выбирать материал, хорошо
поддающийся обработке. В частности, можно рекомендовать следующий
способ.
На тонкую (2-3 мм) полосу латуни, нержавеющей или углеродистой стали,
обрезанную по форме крыла, на эпоксидном клее под прессом наклеивают
винипласт или другой пластик необходимой толщины. Металлическая полоса
образует нижнюю плоскую часть профиля, а для получения выпуклой стороны
сегмента обрабатывают винипласт, что значительно легче. Используя при
изготовлении подводного крыла стеклопластик, лучше всего металлическую
полосу оклеивать стеклотканью на эпоксидной смоле.
Можно изготавливать крыло из заготовки, вырезанной из трубы необходимого
диаметра, это значительно облегчает получение верхней выпуклой
поверхности профиля, но требует дополнительной обработки нижней
плоскости.
При любом способе изготовления крыльев необходимо обращать особое
внимание на точность выполнения заданного профиля, плавность всех
поверхностей и их тщательную обработку. Форму профиля следует
внимательно проверять с помощью контршаблонов, изготовленных с точностью
+0,1 мм. Поверхности крыльев и стоек шлифуют и полируют, чтобы уменьшить
относительную шероховатость, оказывающую существенное влияние на
сопротивление трения.
Крылья можно крепить к стойкам сваркой, при этом необходимо тщательно
обрабатывать сварные швы, расклепывать шипы стоек, пропущенные через
крыло, или винтами с потайными или полупотайными головками; сборку стоек
с крыльями лучше всего производить в кондукторе.
Количество стоек для крепления крыльев к корпусу мотосудна должно быть
минимальным, но вместе с тем должно обеспечивать достаточную прочность и
устойчивость всей системы. Их профиль можно построить по рис. 66, б и на
основе данных, приведенных на стр. 145, при этом максимальную
относительную толщину тех частей, что смачиваются на ходу водой,
принимают 0,05-0,06.
Верхние части стоек для увеличения прочности делают обычно несколько
толще. Высота стоек должна быть такой, чтобы корпус поднимался над водой
на 0,15-0,50 м в зависимости от размеров мотосудна, требуемой
мореходности, обеспечения ходового дифферента 1,5-2,5° и нормальной
работы гребного винта. Для уменьшения потерь на брызгообразование стойки
рекомендуется устанавливать с небольшим наклоном вперед.
Несущая способность подводного крыла, особенно движущегося -на малой
глубине, может уменьшиться из-за подсоса атмосферного воздуха к верхней
поверхности крыла по стойкам. Попадание воздуха приводит к уменьшению
подъемной силы и проваливанию крыла.. Для борьбы с этим явлением
рекомендуется устанавливать на стойках закрылки или шайбы, подобные
антикавитационным плитам подвесных моторов, смещать носовую кромку стоек
назад от носовой кромки крыла примерно на 0,3 хорды крыла, делать заднюю
кромку стоек тупой (при высоких скоростях движения).
По концам крыльев, если размах их больше расстояния между стойками,
также рекомендуется устанавливать концевые шайбы, которые до некоторой
степени предотвратят перетекание воды из нижней области повышенного
давления в зону разрежения над крылом, вызывающее уменьшение подъемной
силы.
Эффективность подводного крыла в значительной степени определяется углом
атаки. Рассчитать его теоретически с учетом многочисленных факторов
невозможно, поэтому нужный угол атаки приходится подбирать опытным
путем, неоднократно изменяя положение крыльев. Крепление стоек к корпусу
должно обеспечить возможность таких изменений. Это достигается или
установкой клиновидных прокладок между корпусом и стойкой (в случае
крепления стоек к днищу), или при помощи овальных отверстий в стойках
под болты (в случае крепления стоек к борту), либо другими способами.
Можно применить и устройство для поворота крыльев на ходу. Это позволит
варьировать углы атаки в зависимости от нагрузки и удифференто-вания
мотосудна и выбирать в каждом случае наивыгоднейшее. Принципиальная
схема такого устройства показана на рис. 68.
Крепление кормового крыла при стационарном двигателе следует
конструировать в комплексе с размещением гребного винта и руля. Вариант
исполнения такого узла на моторном судне с навесным рулем показан на
рис. 64, а на моторном судне с подвесным рулем -на рис. 69. При таком
размещении гребного винта под крылом с зазором между ними, равном 10-15%
диаметра винта, последний работает в зоне повышенного давления крыла,
что благоприятно сказывается на гидродинамических характеристиках
гребного винта. Однако гребной винт в этом случае оказывается наиболее
глубоко погруженной частью, что увеличивает габаритную осадку мотосудна
и опасность поломки винта.
Стремясь уменьшить габаритную осадку, конструкторы применили на
некоторых СПК так называемые полупогруженные винты. Понятие об
особенностях их работы и способ подбора даны в 30, а на рис. 70 показана
Конструкция кормового узла мотосудна с полупогруженным винтом. Такая
конструкция, как видно на рисунке, кроме снижения осадки, немного
уменьшает наклон гребного вала и погруженную в воду часть его и
достаточно надежно защищает гребной винт расположенным впереди крылом.
Однако эта конструкция не решает полностью вопроса уменьшения осадки СПК.
При плавании на мелководных и засоренных фарватерах, при подходе к
необорудованному отмелому берегу и в других подобных условиях крылья на
какое-то время не только не нужны, но и становятся серьезной помехой.
Особенно остро это ощущается на мотосудах с подвесным мотором.
Рис. 68. Схема поворотного крыла. Рис. 69.
Вариант кормового узла мотосудна на подводных крыльях.
Рис. 70. Размещение полупогруженного винта.
Рис. 71. Схемы различных вариантов убирающихся
подводных крыльев: а - носовое крыло, поворачивающееся вокруг
горизонтальной поперечной оси; б - транцевый пантограф для подъема
кормового крыла; в - подъем кормового крыла с транцевой доской по
направляющим на транце; г - подъем крыльев при помощи винтовых
домкратов; д - бортовой пантограф; е - крылья, поворачивающиеся вокруг
горизонтальной продольной оси.
За последние годы в практике отечественного и зарубежного
малотоннажного судостроения разработано несколько вариантов систем,
которые при относительно небольшом усложнении конструкции позволяют в
той или иной мере решить эту проблему и для крыльев. Несколько схем,
которые уже осуществлены или могут быть воплощены в любительском
судостроении, представлены на рис. 71.
Подводные крылья можно изготавливать из нержавеющей стали, латуни,
обычной углеродистой стали с надежной антикоррозионной защитой,
алюминиево-магниевых сплавов и различных пластических материалов,
отличающихся достаточной прочностью. Выбор материала в большой степени
зависит от того, можно ли его приобрести и от технологических
возможностей обработки, которыми располагает судостроитель-любитель. Для
изготовления профиля крыла лучшими материалами являются нержавеющая
сталь и латунь, если представляется возможность обработать их на станке.
При отсутствии такой возможности следует выбирать материал, хорошо
поддающийся обработке. В частности, можно рекомендовать следующий
способ.
На тонкую (2-3 мм) полосу латуни, нержавеющей или углеродистой стали,
обрезанную по форме крыла, на эпоксидном клее под прессом наклеивают
винипласт или другой пластик необходимой толщины. Металлическая полоса
образует нижнюю плоскую часть профиля, а для получения выпуклой стороны
сегмента обрабатывают винипласт, что значительно легче. Используя при
изготовлении подводного крыла стеклопластик, лучше всего металлическую
полосу оклеивать стеклотканью на эпоксидной смоле.
Можно изготавливать крыло из заготовки, вырезанной из трубы необходимого
диаметра, это значительно облегчает получение верхней выпуклой
поверхности профиля, но требует дополнительной обработки нижней
плоскости.
При любом способе изготовления крыльев необходимо обращать особое
внимание на точность выполнения заданного профиля, плавность всех
поверхностей и их тщательную обработку. Форму профиля следует
внимательно проверять с помощью контршаблонов, изготовленных с точностью
+0,1 мм. Поверхности крыльев и стоек шлифуют и полируют, чтобы уменьшить
относительную шероховатость, оказывающую существенное влияние на
сопротивление трения.
Крылья можно крепить к стойкам сваркой, при этом необходимо тщательно
обрабатывать сварные швы, расклепывать шипы стоек, пропущенные через
крыло, или винтами с потайными или полупотайными головками; сборку стоек
с крыльями лучше всего производить в кондукторе.
Количество стоек для крепления крыльев к корпусу мотосудна должно быть
минимальным, но вместе с тем должно обеспечивать достаточную прочность и
устойчивость всей системы. Их профиль можно построить по рис. 66, б и на
основе данных, приведенных на стр. 145, при этом максимальную
относительную толщину тех частей, что смачиваются на ходу водой,
принимают 0,05-0,06.
Верхние части стоек для увеличения прочности делают обычно несколько
толще. Высота стоек должна быть такой, чтобы корпус поднимался над водой
на 0,15-0,50 м в зависимости от размеров мотосудна, требуемой
мореходности, обеспечения ходового дифферента 1,5-2,5° и нормальной
работы гребного винта. Для уменьшения потерь на брызгообразование стойки
рекомендуется устанавливать с небольшим наклоном вперед.
Несущая способность подводного крыла, особенно движущегося -на малой
глубине, может уменьшиться из-за подсоса атмосферного воздуха к верхней
поверхности крыла по стойкам. Попадание воздуха приводит к уменьшению
подъемной силы и проваливанию крыла.. Для борьбы с этим явлением
рекомендуется устанавливать на стойках закрылки или шайбы, подобные
антикавитационным плитам подвесных моторов, смещать носовую кромку стоек
назад от носовой кромки крыла примерно на 0,3 хорды крыла, делать заднюю
кромку стоек тупой (при высоких скоростях движения).
По концам крыльев, если размах их больше расстояния между стойками,
также рекомендуется устанавливать концевые шайбы, которые до некоторой
степени предотвратят перетекание воды из нижней области повышенного
давления в зону разрежения над крылом, вызывающее уменьшение подъемной
силы.
Эффективность подводного крыла в значительной степени определяется углом
атаки. Рассчитать его теоретически с учетом многочисленных факторов
невозможно, поэтому нужный угол атаки приходится подбирать опытным
путем, неоднократно изменяя положение крыльев. Крепление стоек к корпусу
должно обеспечить возможность таких изменений. Это достигается или
установкой клиновидных прокладок между корпусом и стойкой (в случае
крепления стоек к днищу), или при помощи овальных отверстий в стойках
под болты (в случае крепления стоек к борту), либо другими способами.
Можно применить и устройство для поворота крыльев на ходу. Это позволит
варьировать углы атаки в зависимости от нагрузки и удифференто-вания
мотосудна и выбирать в каждом случае наивыгоднейшее. Принципиальная
схема такого устройства показана на рис. 68.
Крепление кормового крыла при стационарном двигателе следует
конструировать в комплексе с размещением гребного винта и руля. Вариант
исполнения такого узла на моторном судне с навесным рулем показан на
рис. 64, а на моторном судне с подвесным рулем -на рис. 69. При таком
размещении гребного винта под крылом с зазором между ними, равном 10-15%
диаметра винта, последний работает в зоне повышенного давления крыла,
что благоприятно сказывается на гидродинамических характеристиках
гребного винта. Однако гребной винт в этом случае оказывается наиболее
глубоко погруженной частью, что увеличивает габаритную осадку мотосудна
и опасность поломки винта.
Стремясь уменьшить габаритную осадку, конструкторы применили на
некоторых СПК так называемые полупогруженные винты. Понятие об
особенностях их работы и способ подбора даны в 30, а на рис. 70 показана
Конструкция кормового узла мотосудна с полупогруженным винтом. Такая
конструкция, как видно на рисунке, кроме снижения осадки, немного
уменьшает наклон гребного вала и погруженную в воду часть его и
достаточно надежно защищает гребной винт расположенным впереди крылом.
Однако эта конструкция не решает полностью вопроса уменьшения осадки СПК.
При плавании на мелководных и засоренных фарватерах, при подходе к
необорудованному отмелому берегу и в других подобных условиях крылья на
какое-то время не только не нужны, но и становятся серьезной помехой.
Особенно остро это ощущается на мотосудах с подвесным мотором.
Рис. 68. Схема поворотного крыла. Рис. 69.
Вариант кормового узла мотосудна на подводных крыльях.
Рис. 70. Размещение полупогруженного винта.
Рис. 71. Схемы различных вариантов убирающихся
подводных крыльев: а - носовое крыло, поворачивающееся вокруг
горизонтальной поперечной оси; б - транцевый пантограф для подъема
кормового крыла; в - подъем кормового крыла с транцевой доской по
направляющим на транце; г - подъем крыльев при помощи винтовых
домкратов; д - бортовой пантограф; е - крылья, поворачивающиеся вокруг
горизонтальной продольной оси.
За последние годы в практике отечественного и зарубежного
малотоннажного судостроения разработано несколько вариантов систем,
которые при относительно небольшом усложнении конструкции позволяют в
той или иной мере решить эту проблему и для крыльев. Несколько схем,
которые уже осуществлены или могут быть воплощены в любительском
судостроении, представлены на рис. 71.
