что такое глиссирующий катер
Вопрос о глиссировании надувных моторных лодок находится в состоянии постоянного обсуждения и интересует всех владельцев этого типа маломерных судов. Но ситуация именно с надувными лодками осложняется тем, что до сих пор большинство специализированных гидродинамических исследований их обводов и поведения на воде в большинстве своём носят не теоретический, а, скорее, экспериментальный характер. Также в специализированной прессе и интернет-обсуждениях очень часто можно видеть, как вопрос о глиссировании надувных лодок рассматривается через призму судов с жёстким корпусом, что в результате даёт либо просто ошибочную и искажённую информацию либо откровенную ересь.
Если попытаться перевести что значит глиссер на простой и понятный язык, то получится примерно следующее.
Глиссирование — это движение по воде, при котором судно поднимается и удерживается над поверхностью за счёт встречного скоростного напора воды, то есть оно как бы скользит по водной глади. Но это определение опять будет верным для судов с жёстким корпусом, а не для надувных лодок, для которых самым точным определением будет следующее.
Глиссирование – это режим движения лодки, при котором наблюдается минимальная площадь смоченной поверхности днища.
Режимы движения лодки
Надувные моторные лодки имеют три основных режима движения:
Водоизмещающий режим наблюдается при остановке лодки, ходе на вёслах, а также при начальном режиме движения под мотором со скоростью до 15-16 км/час.
Переходный режим возникает при достижении надувной лодкой скорости 17- 18 км/час. При этом корма лодки может сильно проседать вниз на столько, что транец лодки с установленным на нём двигателем может оказаться на уровне воды, а нос – высоко задирается вверх. Многие начинающие водномоторники и владельцы надувных лодок именно этот режим ошибочно принимают за выход лодки на глиссирование.
Глиссирующий режим
Когда вы вышли на глиссер, происходит резкое уменьшение сопротивления движению и увеличение скорости движения лодки.
Особенность надувных моторных лодок и их отличие от судов с жёстким корпусом при выводе их в режим глиссирования заключаются в том, что они весьма чувствительны к развесовке внутри кокпита. Так, для уменьшения времени нахождения в переходном режиме рекомендуется максимально загрузить нос лодки. Некоторые владельцы надувных лодок решают это путем переноса и креплением бензобака в носовой части кокпита. Опытные водители надувных лодок при наборе скорости уменьшают время нахождения лодки в переходном режиме путем переноса массы собственного тела с кормы на середину кокпита лодки, как бы дополнительно придавливая её к поверхности воды своим весом. Эта тактика выхода на глиссер хорошо зарекомендовала себя для лодок длиной до 4 метров включительно, оборудованных ПЛМ соответствующей мощности и ручным управлением.
Что касается минимальной мощности двигателя, которой будет достаточно для вывода надувной лодки в режим глиссирования, то в отличие от хорошо изученных судов с жёстким корпусом здесь пока не существует единого подхода и мнения, а все данные носят экспериментальный характер.
Так, в водномоторной среде хорошо известен следующий постулат, который гласит, что «для того, чтобы судно вывести на глиссер, требуется мощность не менее 40-50 л.с. на тонну в зависимости от обводов корпуса».
Говоря простым языком, выход судна на глиссирование происходит, когда на каждые 20-25 кг. его водоизмещения имеется не менее одной лошадиной силы. Причём в этот расчёт берётся всё – вес лодки, мотора, пассажиров и груза. Но, как показывает практика – эта схема расчёта абсолютно не подходит для надувных лодок, показатель удельной массы для которых должен быть меньше.
Что показали наши тесты?
Комплект: килевая лодка «Ривьера 3400 КОМПАКТ» (вес по-паспорту 48 кг.) + ПЛМ Mercury 5 М (сухой вес 20 кг.) + топливо (4 кг.) + водитель (вес 115 кг). Итого общий вес 187 кг. – показал уверенный выход на глиссер и максимальную скорость 25 км/час. Хотя следуя вышеприведённым расчетам для судов с жёстким корпусом минимальная мощность двигателя для выхода этого комплекта в режим глиссирования должна составлять от 7.48 до 9.35 л.с.
Или вот другой пример: плоскодонная лодка АКВА 2800 ( 23 кг.) + /catalog/motors/lodochnyj-motor-mercury/2-taktnyje-motory-mercury/mercury_outboard_motor_5_m/ (20 кг.) + водитель (115 кг.). Итого общий вес 158 кг. Результат – выход на глиссирование и максимальная скорость 26.8 км/час. Хотя опять-таки следуя расчётам, мощность двигателя для этого комплекта должна находится в диапазоне от 6.32 до 7.9 л.с.
Экспериментальным путём был выявлен следующий алгоритм выхода классических надувных лодок (исключая надувные катамараны и лодки с НДНД) в режим глиссирования в зависимости от их длины, загрузки и мощности ПЛМ.
Расчет глиссирования
Длина лодки от 340 до 360 см. Для выхода в режим глиссирования с 1 человеком на борту достаточно мощности 8 л.с. Каждый следующий человек + 5 л.с. Пример: для лодки длиной 350 см. с загрузкой 2 человека – минимальная мощность двигателя для выхода на глиссер составит 10 л.с. для 3-х человек на борту – 15 л.с.
Длина лодки от 380 до 400 см. – 10 л.с. для одного человека и + 5 л.с. на каждого следующего пассажира.
При длине надувной лодки свыше 400 см. рекомендуется установка поста дистанционного управления и двигатели мощностью от 25 л.с.
Глиссирование на лодке: что это и как вывести лодку на глиссер
Моторные лодки перемещаются по водоему в трех режимах – водоизмещающем, переходном и глиссирующем. Чтобы перейти в третий режим, нужны определенные параметры корпуса и силового агрегата. Рассмотрим более подробно, что нужно для вывода судна на скольжение по воде.
Что такое глиссирование по воде?
Глиссирование – это скольжение днищем по поверхности, при котором плавсредство преодолевает сопротивление воды и практически не погружается в нее. Максимальным глиссером считается стабильное передвижение при высоте волны до 50 см. Маломерные модели могут выйти на него при минимальной скорости 20 км / час, а модели с легким корпусом, без загрузки и с мощным подвесным агрегатом – при 12 – 16 км / час. Такой способ позволяет экономить топливо и быстро преодолевать значительные расстояния.
Советы по выбору мотора для глиссирования
Любое плавсредство с подвесным двигателем мощностью от 3 л. с. может перемещаться таким способом при достижении определенной скорости. При подборе силового агрегата следует учитывать такие моменты:
Выводим лодку на глиссер
На начальном этапе следует определить возможности для конкретного плавсредства и условий:
Практически все надувные ПВХ средства отвечают таким параметрам. Для достижения эффекта скольжения нужно:
Судно длиной 2,5 метра можно загрузить в носовой части, что предотвратит ее вертикальное перемещение. Если возникают проблемы, то можно сместить центр тяжести или изменить угол наклона двигателя. Это можно сделать с помощью специальной ручки. Она позволяет управлять силовым узлом, когда водитель находится в центре или даже в носовой части судна.
Что такое выход на Глиссер, глиссирование на лодке
Интерес вокруг вопроса о глиссировании надувных моторных лодок порой порождает плодотворные и интересные мнения. Но сложность для владельцев судов состоит в том, что все результаты исследования поведения лодок на воде выведены экспериментальным путем и не подтверждены теорией.
Дополнительное препятствие — ложная информация в интернете. Нередко приходится сталкиваться со статьями в специализированных журналах или обсуждениями на тематических форумах, где к вопросу глиссирования надувных лодок подходят также, как к глиссированию судов с жестким корпусом. Это приводит к ошибочным выводам и показывает некомпетентность авторов. Чтобы подойти к проблеме грамотно, для начала дадим определение термину “глиссирование”.
Что такое глиссер на лодке?
Если объяснить термин проще: глиссер — это движение по воде, когда корпус лодки становится под небольшим углом к поверхности и поддерживается в таком состоянии благодаря сопротивлению воды, другими словами — лодка скользит по поверхности. но такое объяснение больше применимо для судна с жестким корпусом. Поэтому необходимо немного подкорректировать, чтобы пояснение стало верным для надувных лодок:
Глиссирование — способ передвижения, которое подразумевает, что площадь соприкосновения днища и поверхности воды минимальна.
Существуют три стадии перехода на глиссирование:
Подробнее о глиссере
Водоизмещающая стадия — это передвижение на небольшой (до 15-16 км/ч) скорости. Она достигается при торможении, на начальном отрезке пути при разгоне и при гребле веслами.
Переходную стадию судно достигает, разогнавшись до 17-18 км/ч. Отличительные черты: низко просевшая корма, когда борт и мотор становятся вровень с поверхностью воды, нос при этом поднимается высоко вверх. Новички часто принимают переходную стадию за полноценное скольжение.
Специалисты не пришли к общему мнению, что считать глиссированием для надувного судна, поэтому определения несколько рознятся. Если с судами с жестким корпусом проблем не возникает, потому что их ход легко просчитать теоретически и подтвердить практическим путем, тот же вопрос применимо к надувным судам не так однозначен, а то, как они поведут себя на ходу, не всегда можно предвидеть заранее. По одному из существующих заявлений обычные надувные лодки с жестким полом, оснащенные аирдеком, передвигаются в режиме, названном “условное глиссирование”.
С другой стороны, надувные моторные катамараны и некоторые виды концептуальных моделей достигают режима глиссирования в классическом варианте определения. Поэтому переход и поддержание скользящего хода для каждой отдельной модели имеют свои особенности. Важно учитывать форму днища и мощность, которую способен развить двигатель. Чтобы подать информацию проще для понимания, мы решили опустить в словосочетании “условное глиссирование” “условность” обозначения.
Во время перехода к скользящему движению сопротивление воды снижается и, соответственно, возрастает скорость хода. Судно выравнивается, корпус располагается практически параллельно поверхности воды, но при этом соприкасается с ней не больше, чем ⅔ площади днища. Со стороны это выглядит как плавное скольжение без особых усилий. Для перехода на глиссирование двигателю необходимо добавить оборотов, а после преодоления переходного режима их можно сбросит на ⅓. Этот маневр не приведет к снижению скорости, и лодка продолжит скользить. Так получается, потому что для преодоления пограничного состояния необходимо сделать рывок. Чтобы поддерживать плавность хода требуется гораздо меньше усилий. По выведенной в ходе экспериментов статистике надувная лодка переходит скользящий ход при скорости 20 км/ч.
Многие озвучивают профессиональное мнение, что преодоление переходного режима происходит только на скорости более 28 км/ч. Мы берем на себя смелость оспорить это заявление: в зависимости от типа днища, мощности двигателя, загрузки судна и других решающих факторов скорость выхода из переходного режима на скольжение может достигаться на более низких скоростях. Таким образом, некоторые модели переходят на движение, имеющие все характерные черты глиссирования на скорости от 20 км/ч.
Как вывести лодку ПВХ на глиссер?
Если вы решили выйти на глиссер в лодке ПВХ, сделать это будет не трудно. Для начала нужно немного отплыть от берега и удостовериться что перед вам нет никаких помех, затем нужно плавно выжать газ на полную. Через какое то время ваша лодка выйдет на глиссер и после этого момента нужно убавить газ на половину.
Скорость глиссирования
Для глиссирования очень важна скорость, также стоит учесть что существуют минимальные и максимальные значения, которые желательно знать.
Максимальная скорость
Если вы хотите понять, какая максимальная скорость, на которой вы можете глиссировать в своей лодке, нужно использовать формулу Фруда: Fr= V/√(g*L), значение V в данном случае будет скоростью вашей лодки, g – очевидно ускорением свободного падения, а L- длинной корпуса лодки вдоль лини воды.
Минимальная скорость
Все зависит в первую очередь от веса лодки, также стоит учитывать нагрузку на мотор и гребной винт, посмотреть в какой части лодки расположен груз. Однако в среднем, вы захотите выйти на глиссер в лодке ПВХ, вам стоит развить скорость минимум 19-20 км/ч.
Причина по которой лодка не выходит на глиссер
Если ваша лодка не выходит на глиссер, у этого может быть несколько причин:
Экспериментальные сводки по глиссированию
Один из важных факторов для скольжения по водной глади — развесовка внутри кокпита. Чтобы не застрять на стадии переходного режима, необходимо максимально нагрузить нос судна. Некоторые опытные владельцы переносят бензобак на нос лодки. Другой способ — сместиться от двигателя к середине в тот момент, когда лодка максимально задирает нос, чтобы своим весом придавить днище к воде. Этот способ применяют в лодках длиной менее 4 м.
Наименьший показатель мощности двигателя для перехода на скольжение выведена экспериментально и не имеет под собой теоретической базы. Так что этот параметр является спорным и рассчитывается в каждом случае индивидуально.
В профессиональной среде бытует мнение, что мощность двигателя для перехода к скользящему ходу должна превышать 40-50 л.с. на 1 т (зависит от обводов корпуса). Исходя из этих расчетов, 1 лошадиная сила компенсирует 25 кг водоизмещения. При этом учитывается вес судна, дополнительной нагрузки, всех людей на борту и двигателя. Но практическим путем было доказано, что эта пропорция неверна для надувных судов. Для них верны совсем другие величины, уменьшенные по сравнению с данными ранее.
Опираясь на результаты проведенных экспериментов, мы можем заявлять, что надувная лодка общим весом 187 кг (вес лодки, мотора, топлива и водителя) уверенно начала скользить при скорости 25 км/ч. В ходе другого замера установлено, что плоскодонная лодка общим весом 158 кг перешла на глиссирование на скорости 26, 8 км/ч.
Опытным путем мы вывели систему выхода обычной надувной лодки с учетом длины, мощности двигателя и загрузки:
На суднах длиннее 4 м лучше всего установить двигатель мощнее 25 л.с.
Заключение
Итак, исходя из всего вышеперечисленного, представленные расчеты и величины неоспоримы, если относятся к судам с жестким корпусом. В случае надувных моторных лодок все не так однозначно: даже выполненные по одним выкройкам лодки получаются с несколько отличные характеристики. Таким образом все замеры показывают всего лишь один из вариантов поведения лодки на воде, но не эталонные величины. Но все проведенные эксперименты создают базу, которую принимают как средние значения.
Управление дифферентом глиссирующего катера
В ряде материалов, опубликованных в сборнике, и в популярной литературе (см., например, «Катера, лодки и моторы в вопросах и ответах», Л., «Судостроение», 1977) неоднократно обращалось внимание любителей на важность правильного подбора гребного винта с учетом всех тех постоянных и переменных факторов, от которых, в конечном счете, зависит достижимая в конкретных условиях скорость мотолодки или катера. Винт с правильно подобранными диаметром и шагом позволяет, как известно, наиболее эффективно использовать мощность двигателя для создания силы тяги, движущей судно (см., например, статью «Потерянные силы»). Известно, что благодаря применению на подвесных моторах грузовых винтов уменьшенного шага вместо штатных удается повысить скорость большинства туристских мотолодок с полной нагрузкой на 30% и даже более; соответственно снижается и расход горючего на пройденный километр.
Важную роль играет и расположение гребного винта относительно корпуса судна, — оптимальные заглубление оси винта и ее наклон к горизонту, расположение и форма кронштейнов гребного вала (подводной части колонки, подвесного мотора), расположение и форма ближайших частей корпуса судна и т. д. Немаловажно и состояние поверхностей погруженной части корпуса: опытные судоводители-любители, не говоря уже о гонщиках, уделяют большое внимание всем доступным мерам уменьшения сопротивления трения обшивки и сопротивления выступающих частей. Обо всем этом также говорилось не раз.
Цель этой статьи — обратить внимание начинающих капитанов на то, что в большинстве случаев практически не используется еще один и довольно существенный резерв повышения скорости и соответствующей экономии горючего. Речь идет о снижении сопротивления воды движению глиссирующего судна только за счет того, что на всех этапах плавания поддерживается оптимальным ходовой дифферент — угол атаки днища к горизонту воды. Опыт показывает, что нередко благодаря изменению ходового дифферента удается повысить скорость на 15, а то и 20%!
Разумеется, и по данному вопросу можно напомнить целый ряд полезных публикаций. Так, еще в 6 выпуске сборника «Катера и яхты» (1966 г.) была напечатана краткая, но содержательная статья Л. М. Кривоносова «О ходовом дифференте катера». Однако в сегодняшних условиях, когда вопросам экономичности придается особое значение, стоит вернуться к этой важной теме.
В принципе для каждого катера (для краткости будем называть так любое моторное глиссирующее судно) существует оптимальный для каждой определенной скорости угол атаки, при котором сопротивление воды движению имеет минимальное значение. В зависимости от соотношения смоченной длины и ширины рабочего — глиссирующего — участка днища этот угол колеблется в пределах от 2° до 7°. Чем шире и короче этот рабочий участок днища, тем меньше оптимальный угол атаки, и наоборот. Это обусловлено тем, что на широкой и короткой, похожей на крыло самолета, глиссирующей пластине образуется значительно большая подъемная сила, чем на движущейся с той же скоростью узкой и длинной пластине.
Угол атаки и сопротивление воды движению глиссирующего катера
В среднем величина угла атаки составляет:
— для реданных и трехточечных высокоскоростных глиссеров и катамаранов 2,5-3°;
— для катеров с обычным соотношением размерений 3-4°;
— для катамаранов без поперечных реданов и катеров с обводами глубокое V 5-7°.
Почему же в определенных условиях оптимальный угол атаки оказывается лежащим в столь ограниченных, узких пределах?
Сопротивление воды установившемуся движению глиссирующего катера состоит из двух слагаемых: сопротивления трения и сопротивления давления встречного потока воды. Сопротивление трения с увеличением угла атаки уменьшается, так как при постоянной (от скулы до скулы) ширине днища его смоченная длина — длина глиссирующего участка днища — уменьшается, а значит, меньше становится и смоченная поверхность. Сопротивление же давления, наоборот, с увеличением угла атаки возрастает. То значение угла атаки, при котором сумма обеих этих составляющих минимальна, и будет оптимальным.
Изменение угла атаки днища лодки в зависимости от частоты вращения двигателя (указана в % номинальной)
Ходовой дифферент (условно будем считать, что это — то же самое, что и угол атаки) изменяется в довольно широких пределах в зависимости от скорости катера, т. е. с повышением частоты вращения коленчатого вала двигателя от минимально устойчивой до номинальной.
Дифферент быстроходных водоизмещающих катеров при этом плавно возрастает до 5-6°.
Удачно спроектированные и отцентрованные катера для переходного режима при частоте вращения 50% номинальной идут с дифферентом около 3°, затем, с дальнейшим увеличением числа оборотов, дифферент увеличивается, но уже менее заметно. Если же энерговооруженность катера для переходного режима недостаточна (менее 15 кВт/т или 21 л. с./т), то увеличение дифферента будет особенно интенсивно происходить как раз на частоте вращения, приближающейся к номинальной.
Удачные глиссирующие катера получают максимальный ходовой дифферент (однако не более 8°) при частоте вращения около 40% номинальной; затем дифферент уменьшается до оптимального значения, соответствующего номинальным оборотам и максимальной скорости; как отмечалось выше, это 3-4°.
Относительно широкие глиссирующие катера на всем диапазоне изменения частоты вращения двигателя обычно имеют чрезмерный дифферент, максимум которого (до 14°) достигается при сравнительно большей частоте вращения, чем у более удачных катеров.
Глиссирующие катера, имеющие избыточную мощность двигателя, при частотах вращения двигателя от 80% номинальной и выше идут с малым ходовым дифферентом (2° и менее). Для таких катеров характерно некоторое снижение скорости при повышении частоты вращения двигателя.
На практике даже удачно спроектированные серийные катера идут с оптимальным дифферентом далеко не во всем диапазоне скоростей. Обычно наблюдается излишний дифферент в районе так называемого «горба» на кривой сопротивления, что соответствует выходу катера на глиссирование. На полном же ходу глиссирующие катера, наоборот, довольно часто идут с дифферентом, который меньше оптимального.
От чего зависит величина ходового дифферента?
Рассмотрим упрощенную схему сил и моментов, действующих на глиссирующий катер на ходу.
Силы и моменты на корпусе глиссирующего катера
1 — поверхность воды в режиме глиссирования; 2 — профиль волны
при выходе на глиссирование.
Равновесие определяется величиной и взаимным расположением четырех основных сил: массы катера D; силы поддержания L; тяги гребного винта Т; сопротивления воды движению катера R.
Массу катера будем считать в данных условиях постоянной. Сила поддержания равна массе катера по величине и противоположна по направлению. Силы тяги и сопротивления возрастают по мере повышения частоты вращения коленвала двигателя, т. е. пока катер разгоняется до максимальной скорости полного хода.
Силы D и L создают момент, дифферентующий катер на нос. Этот момент при установившемся движении уравновешивается равным по величине и противоположным по направлению моментом сил Т и R.
До выхода на глиссирование — в режиме водоизмещающего движения малым ходом сила поддержания L состоит в основном из архимедовой силы, величина которой определяется объемом погруженной части корпуса судна — массой вытесненной корпусом воды, т. е. водоизмещением (массой) судна. Распределение погруженного объема по длине катера существенно изменяется в зависимости от скорости, чем и обусловлено изменение ходового дифферента. С увеличением скорости растет носовая поперечная волна, нос катера всплывает, а корма погружается в воду до тех пор, пока снова не будет достигнуто равновесие, т. е. равенство действующих на судно противоположных по направлению моментов.
С дальнейшим повышением скорости начинает заметно возрастать образующаяся на плоской пластине днища гидродинамическая подъемная сила и уменьшаться — архимедова сила (общая же их сумма, т. е. сила поддержания, подчеркнем, остается неизменной). Катер всплывает всем корпусом и начинает глиссировать.
При установившемся глиссировании силу поддержания L уже почти целиком составляет гидродинамическая подъемная сила. Эта сила зависит от площади глиссирующей поверхности днища, ее формы, угла атаки (дифферента) и скоростного напора воды. В то же время по величине она (по условию равновесия) по-прежнему должна быть равна массе судна D, т. е. должна оставаться постоянной. Именно поэтому с повышением скорости, т. е. с увеличением скоростного напора воды, должны соответственно уменьшиться площадь глиссирующего участка или угол атаки, либо то и другое одновременно.
Разумеется, для достижения наибольших скоростей было бы выгодно уменьшение смоченной поверхности, дающее заметное снижение сопротивления трения. Однако в этом случае вследствие укорочения глиссирующего участка (ширина ее от скулы до скулы в общем случае постоянна) точка приложения силы L существенно смещается в корму и тем самым нарушается равенство моментов сил. Нос глиссера начинает опускаться, значительно уменьшается угол атаки, а смоченная поверхность днища вновь увеличивается. В результате значительно повышается сопротивление трения, а, следовательно, и полное сопротивление воды движению катера. Судно не добирает скорость, имеет жесткий ход при волнении.
Такова общая картина изменения дифферента в зависимости от скорости. Рассмотрение ее дает основание для практически очень важного вывода. Поскольку при проектировании катера его рассчитывают на какую-то одну определенную скорость, а при эксплуатации на всех других скоростях его дифферент оказывается не оптимальным, целесообразно оборудовать глиссирующий катер какими-либо средствами управления ходовым дифферентом. К числу таких средств относятся дифферентовочные цистерны, управляемые транцевые плиты и управление углом наклона оси гребного винта.
Первоначально указанные средства появились и использовались лишь для исправления явных ошибок, допущенных при проектировании катера. Если, например, катер в переходном режиме идет с высоко задранным носом при мощном волнообразовании, то всплыть корме (уменьшить дифферент) и выйти на режим глиссирования помогают отгиб днища в корме вниз и фиксированные (неуправляемые) транцевые плиты.
Отгиб днища вниз у транца (установка клиновой наделки) для уменьшения дифферента катера на расчетном режиме
L — длина катера по скуле.
Нерегулируемая транцевая плита
В — ширина катера по скуле.
Эти меры дают двойной эффект: благодаря изменению продольного профиля днища повышается подъемная сила, а точка приложения силы поддержания L смещается в корму, что способствует уменьшению дифферента.
Следующий шаг вперед — регулируемые транцевые плиты. Регулировка их положения на стоянке позволяет подобрать оптимальный для предстоящих условий конкретного плавания угол отклонения плит от плоскости днища и, следовательно, обеспечить движение с оптимальным дифферентом во всем диапазоне скоростей.
Отсюда недалеко и до управляемых транцевых плит, угол отклонения которых может быть изменен на ходу. Две такие плиты по бортам с раздельным управлением дают, кроме того, и возможность при помощи изменения гидродинамических сил выравнивать крен катера на повороте, от несимметричной нагрузки, вращающего момента винта и т. п. Привод управляемых транцевых плит может быть механическим с ручным управлением, электромеханическим и электрогидравлическим.
Существуют и конструкции не просто управляемых, а автоматических транцевых плит, угол отклонения которых изменяется автоматически в зависимости от дифферента катера и скоростного напора. Эта обратная связь обеспечивает оптимальное управление дифферентом в расчетном диапазоне скоростей. Приводим схемы стартового устройства «Аква-Стабс» (США), а также параллелограммного механизма фирмы «Ден Оуден» (Голландия).
Транцевые плиты с автоматическим изменением угла установки
а — тяжелые» плиты «Аква-Стабс»; б — плита «Ден Оуден».
1 — плита; 2 — ось вращения; 3 — упор-ограничитель на кронштейне;
4 — регулируемое звено.
Разновидность управляемых транцевых плит — встроенные триммеры обеспечивают повышенную живучесть узла и минимум помех при маневрировании: в нерабочем положении плиты вписываются в поверхность кормовой части днища и лишь при отклонении выходят вниз. Аналогичное устройство имеет кормовой стабилизатор на известном реданном катере «Дайнаплейн». Плита, утопленная в днище, при помощи гидравлического привода выдвигается с заданным углом атаки. Катер этот показал исключительно высокие ходовые качества при удовлетворительной мореходности.
Известный катеростроитель Хуан Баадер очень точно сказал: «Транцевые плиты — отличный пример того, как благодаря несложным мероприятиям достигаются большие успехи».
Практическим руководством для полного расчета управляемых транцевых плит могут служить статья А. С. Павленко и С. Б. Соловья в «КиЯ» № 40 и книга Н. Т. Егорова, М. М. Бунькова и Н. Н. Садовникова «Ходкость и мореходность глиссирующих катеров» (Л., «Судостроение», 1978). Интересен опыт В. С. и А. И. Кулешевых, применивших и серьезно испытавших транцевые плиты с электроприводом на 7-метровом катере «Баргузин». По их расчетам применение транцевых плит на мотолодке «Прогресс» при эксплуатации ее с одним мотором «Вихрь» при водоизмещении D=700 кг дает выигрыш в скорости до 27-38% (в зависимости от центровки), а с мотором «Вихрь-М» 13-31%. Думается, стоит напомнить в этой связи вывод, сделанный в статье «Союз винта и корпуса» в том же номере сборника: «Установка подобных плит экономически целесообразна на многих моторных лодках, особенно на тех из них, которые эксплуатируются при значительной нагрузке и недостаточной мощности мотора».
Движение катеров с углами атаки меньше оптимального не так бросается в глаза, как излишний дифферент в переходном режиме. Повышенное сопротивление воды и связанная с ним потеря скорости при чрезмерно малом дифференте не так очевидны и присущи только действительно быстроходным катерам. Если глиссирующий катер идет с дифферентом менее 2°, почти наверняка можно сказать, что он не добирает добрых 5 км/ч за счет повышенного сопротивления трения. Если заставить этот катер идти с большим дифферентом, можно получить явную прибавку скорости.
Однако транцевые плиты в данном случае окажутся бессильны. Благодаря плитам можно создать момент, прижимающий нос к поверхности воды, но невозможно увеличить действительный угол атаки. Здесь может помочь смещение центра тяжести в корму. На легкой гоночной лодке для этого достаточно водителю переместиться ближе к транцу. На крупных гоночных катерах приходится применять цистерны водяного балласта, при помощи которых можно изменять центровку в зависимости от условий движения. Однако устройство цистерн сравнительно сложно и не позволяет быстро осуществлять тонкую регулировку дифферента.
Определенное влияние на момент сил Т и R оказывает наклон оси гребного винта к горизонту. В последние годы развиваются и успешно применяются конструкции, позволяющие на ходу откидывать подвесной мотор или угловую колонку на величину до 60-75° от вертикали — вплоть до выхода гребного винта из воды.
Влияние угла откидывания угловой колонки на дифферентовку катера
а — отрицательный угол наклона оси винта вызывал появление
дифферента на нос; б — чрезмерное откидывание колонки привело к увеличению дифферента на корму; в — нормальный дифферент.
Появившись первоначально как устройство, облегчающее очистку гребного винта, осмотр и замену его на плаву, а также предохраняющее винт при подходе к необорудованному берегу, устройство для дистанционного откидывания колонки стало все чаще использоваться для активного управления ходовым дифферентом. Изменение наклона оси гребного винта производится при помощи механического, электромеханического или гидравлического привода.
Серия испытаний убедительно продемонстрировала эффективность этого способа изменения дифферентовки катера на ходу. Отрицательный наклон оси винта позволил на режиме плавания при полной нагрузке (6 чел.) вдвое увеличить скорость при одновременном снижении расхода топлива в 1,3 раза.
Положительный наклон оси гребного винта дал возможность получить наивысшую скорость 74,3 км/ч, что на 3,5 км/ч больше скорости полного хода при нейтральном положении линии тяги. При этом катер имел дифферент около 1°, т. е. был явно меньше оптимального. Несомненно, если бы можно было откинуть колонку от транца еще больше, скорость катера могла быть увеличена!
Разумеется, этот способ управления дифферентом катера эффективен только на небольших судах с высокой энерговооруженностью (50 кВт/т или 68 л. с./т и более). С увеличением размерений судна влияние момента тяги на дифферент заметно уменьшается.
Определенные перспективы обещает предложенная за рубежом конструкция управляемого триммера в виде одного или двух подводных крыльев, размещаемых под транцем в районе двигателя. Подобное устройство, напоминающее горизонтальные рули подводной лодки, дает возможность на катерах любых размерений создавать как положительный, так и отрицательный дифферентующий момент. Зарубежные специалисты считают, что особенно эффективно сочетание различных средств управления ходовым дифферентом — например транцевых плит и наклона оси гребного винта.
Такое сочетание должно обеспечить возможность при изменениях погоды и нагрузки судна, при использовании как полной мощности силовой установки, так и части ее, — всегда идти с оптимальным дифферентом, а значит — с наибольшей возможной в данных условиях скоростью при наименьших затратах топлива.
В заключение остается пожелать любителям-судоводителям, заинтересовавшимся данным вопросом, поэкспериментировать, изменяя угол откидывания своего подвесного мотора. Естественно, непременным условием подобных опытов должна быть определенная точность замера скорости. Как показывает опыт, даже столь простое средство дает практически ощутимый результат.
Е. А. Морозов, «Катера и яхты», 1980 г.
Поделитесь этой страницей в соц. сетях или добавьте в закладки: