РАЗДЕЛЫ
главная страница

новости
лодки и катера
лодочные моторы
навигаторы GPS
эхолоты
рыболовные снасти
на горьком опыте...
снегоходы
рыбалка
дайвинг
снаряжение
выставки
форум

каталог ссылок



 ПОИСК

 РЕКЛАМА


 

 лодки и катера

Зачем гоночным катамаранам нужен туннель в днище? Часть 1.

Днище с туннелем – это поистине нечто поразительное. Разумеется, главное достоинство туннеля в днище состоит в создаваемой им подъемной силе, которая сама зависит от взаимодействия с водой для поддержания остойчивости судна, чтобы «полет» был управляемым. Это взаимовлияние сил сопротивления воды и воздуха движению судна является залогом понимания сути идеи туннеля в днище.

Лодки с туннелем в днище потому показывают высокие скоростные качества благодаря наличию у них настоящего «крыла», являющегося основой конструкции туннеля. «Кровля» туннеля и поверхность палубы образуют, соответственно, нижнюю и верхнюю поверхности этого воздушного крыла. Правильно спроектированное и изготовленное, это крыло становится крылом с реальным аэродинамическим качеством, в результате чего и возникает аэродинамическая подъемная сила, благодаря которой туннельные днища имеют столь высокие ходовые качества.

Так как же работает туннель гоночного катамарана? В настоящей статье, состоящей из нескольких частей, излагаются инженерные основы принципов работы туннельного днища. В данной части будут рассмотрены общие основания и баланс силы веса и подъемной силы.

Понятие баланса сил эквивалентно понятию взаимодействия гидродинамической и аэродинамической сил на характеристики и остойчивость судна с туннельным днищем; но для начала обратимся к силам, возникающим при движении жидкости. Объект будет двигаться в воде равномерно и прямолинейно, если выполняется ряд условий.

(1) Подъемная Сила равна Весу. Вес судна должен быть полностью компенсирован подъемными силами – гидродинамическим выпиранием плоскости и аэродинамической подъемной силой.

(2) Трение равно Тяге. Трение возникает при движении тела, а тяга должна обеспечить необходимые подъемные силы.

(3) Сумма Моментов равна Нулю. На объект могут действовать самые различные дополнительные силы. Все они должны проходить через центр масс судна: при таком условии вращающие моменты возникать не будут.

Таким образом, для судна с туннельным днищем (равно как и для любого судна вообще) все влияющие на него силы должны быть уравновешены, так что конструкция днища в общем случае должна рассматриваться по трем параметрам: подъемная сила, сопротивление движению и динамическая остойчивость. Давайте поближе познакомимся с подъемной силой и трением.

Подъемная сила и сила веса

Вес судна (включая двигатель, водителя, топливо, дополнительные принадлежности, груз и т.п.) должен быть ПОЛНОСТЬЮ уравновешен создаваемой подъемной силой. Это справедливо для любого судна (или для самолета, кстати), которое хочет полететь. В отличие от самолета, туннельное днище всегда должно создавать только подъемную силу, так что сбалансированность всех сил исключительно важна. Чуть больше подъемной силы, и мое судно взлетит, а если подъемная сила будет мала – мы потонем!

Подъемную силу можно создать двумя способами. Опорный поплавок катамарана должен создавать гидродинамическую или водоподъемную силу (подъемная сила возникает как реакция между силой тяги и сопротивлением поверхности воды). Аэродинамическая подъемная сила возникает от взаимодействия набегающего воздушного потока и плоскости поверхности палубы катамарана (сила реакции возникает от взаимодействия силы тяги и сопротивления набегающего потока воздуха). Дополнительным источником подъемной силы могут быть небольшие вентиляторы в отверстиях палубы катамарана, к примеру, однако создаваемые ими силы настолько малы, что в данной статье мы их рассматривать не будем.

Не следует забывать, что результирующая всех сил, действующих на туннельное днище судна, существенно меняется с изменением скорости движения этого судна. На основании данных приведенных в таблице, можно видеть, как возрастают аэродинамическая подъемная сила и сопротивление в зависимости от скорости набегающей струи воздуха. Данные приведены для классического гоночного катамарана типа «Mod U/F1» с корпусом туннельного типа, к примеру, с весом 340 кг и с постоянным углом атаки около 2°.

Типичная зависимость подъемной силы и сопротивления воздуха от скорости движения.

Скорость воздуха
(миль в час)
Подъемная сила
(фунты)
Сопротивление воздуха
(фунты)
50 110 30
60 130 35
70 160 45
80 220 60
90 275 75
100 340 95
110 410 115

В общем, при скоростях менее 50 миль в час (80 км/ч) аэродинамическая подъемная сила составляет менее 10% от максимальной подъемной силы, когда на поплавки приходится практически полностью вес судна. При максимальных скоростях, достижимых гоночным судном с корпусом туннельного типа, подъемная сила туннеля может оставлять более 80% общей подъемной силы. Логично, что вес судна, поддерживаемый поплавками катамарана, уменьшается на соответствующую величину, что невероятным образом повышает скоростные возможности судна, в чем мы убедимся позже.

Доля создаваемой подъемной аэродинамической силы (в процентах от общей подъемной силы) у обычных прогулочных судов существенно меньше, чем на лучших прогулочных или у профессиональных гоночных судов.

Я провел анализ возможностей классической прогулочной 5,8-метровой лодки «STV Euro». Это судно создает 18%-ю подъемную силу на средней скорости, и 29%-ю подъемную силу (1,9 КН) на максимальной скорости.

Подобный же анализ был проведен и для настоящей лодки гоночной «Формулы-1» типа «Seebold», показал, что корпус его создает подъемную силу величиной до 65% при движении на полной скорости. Внутренняя компоновка такого судна всегда подчинена необходимости обеспечения максимальной подъемной силы корпуса туннельной конструкции. Конструкция любого такого судна всегда должна быть компромиссом между максимальной скоростью, развиваемым ускорением, остойчивостью, комфортом, мореходностью и управляемостью.

Аэродинамическая подъемная сила - это главное, что отличает суда с корпусом туннельного типа от всех других судов. Поскольку на величину аэродинамической подъемной силы влияют очень многие факторы, делая ее трудно определимой величиной, любые усилия по ее увеличению оправдают себя. Внимание к аэродинамическим характеристикам туннельного судна на стадии проектирования многократно окупится на стадии его эксплуатации.

Какие же конкретно факторы влияют на формирование подъемной силы со стороны туннеля и плоскости палубы, которая является «крылом», благодаря которому все описанное и возникает. Влияют на подъемную силу очень многие факторы, хотя основные из них можно записать так: (a) Скорость воздуха, (b) Угол атаки, (c) Площадь поверхности туннеля, (d) Коэффициент относительной толщины «крыла» туннеля, (e) Высота среднего сечения крыла над поверхностью воды, (f) Аэродинамическое свойство профиля «крыла», (g) Качество поверхности «крыла».

Силы, действующие на судно с туннельным корпусом

Расчетные методы подробно описаны в книге «Секреты создания туннельных корпусов лодок», однако давайте все-таки рассмотрим основную формулу расчета подъемной силы, которая наглядно показывает соотношение между описываемыми величинами:

здесь LA – подъемная сила pA – плотность воздуха V – скорость SA – площадь поверхности крыла

Настоящая статья является выдержкой из книги Джима Рассела «Секреты создания туннельных корпусов лодок», изданной компанией «AeroMarine Research». В этой книге достаточно полно изложены теоретические основы проектирования туннельных корпусов, а также подробные примеры с расчетами. Программа «Создание туннельных корпусов лодок» версии 6.5 для Windows 98, позволяет выполнить на компьютере все необходимые расчеты сил, динамический баланс сил для любых скоростей, а также быстро получить графическое изображение результатов расчетов для любой конструкции туннельного корпуса.

Джим Рассел – профессионал с инженерным образованием в области механики и аэронавтики. Сейчас он проживает в Канаде, тогда как ранее интенсивно занимался исследованиями в области аэродинамики в Мичиганском университете штата Огайо и в университете города Торонто в Канаде, а также занимался исследованиями в области гидродинамики в канадском исследовательском центре «NRC» в г.Оттаве.

Он опубликовал много высоко оцененных статей, посвященных аэродинамическим и гидродинамическим вопросам создания высокоэффективных корпусов катамаранов и туннельных лодок. Рассел спроектировал и построил много различных туннельных лодок. Долгое время он выступал как профессиональный гонщик на скоростных туннельных лодках в различных чемпионатах, проводимых в Канаде и Северной Америке.

Перевод Павла Дмитриева

Другие статьи раздела:
17.08.2006 Многофункциональная надувная лодка Tinker >>
17.08.2006 Надувные лодки Oceanid >>
17.08.2006 Надувные лодки Aquapro >>
17.08.2006 Надувные лодки Taiwan New Boat >>
17.08.2006 Комплектующие для надувных лодок от Nautica >>
17.08.2006 Надувные лодки «Thunder» и «Crest». >>
17.08.2006 Итальянские надувные лодки «Alson» >>
21.07.2006 Brunswick запускает новую серию Laguna >>
8.06.2006 Надувные лодки Mako International >>
8.06.2006 Надувные лодки Achilles – всегда только из Хипалона >>
8.06.2006 Надувные лодки AB Inflatables >>
8.06.2006 Надувные лодки Arancia >>
25.05.2006 Надувные лодки FALCON >>
4.05.2006 Надувные лодки AQUARIUS >>
12.04.2006 Unified Marine открывает цеха в Теннеси >>
29.03.2006 Сайт Sea-Doo стал лидером среди судостроительных Интернет страниц >>
10.02.2006 Водометный катер с разгоном за 4 секунды >>
16.06.2005 Катер – из гидроцикла? >>
26.05.2003 Новая серия рыболовных лодок >>
17.11.2003 Скорость без проблем с «ROCA SPEED RAIL» >>
28.12.2005 Показатель экономии топлива становится важным! >>
11.09.2003 Комбинированный RIB >>
22.09.2003 Полет по воде с подвесным мотором! >>
28.10.2003 Отражатель Windaway >>
18.07.2003 Как в автомобиле! >>
22.10.2003 Мобильный трюмный насос Waterbuster >>
15.12.2005 Крепим нейлоновый топливный бак >>
8.12.2005 Судно на воздушной подушке - основные принципы работы >>
8.12.2005 Почему именно на воздушной подушке? >>
19.01.2004 Новый винт с переменным шагом >>
8.12.2003 Страж аккумулятора >>
24.11.2003 Новый электронный переключатель передач >>
22.10.2003 SEA-DOO SEASCOOTER - новая забава для любителей отдыха на воде. >>
20.05.2003 С ReliefBand Вас не будет укачивать. >>
31.10.2005 Растет спрос на надувные лодки и катера с кормовым приводом >>
27.10.2005 Самая новая и самая большая ярмарка катеров и яхт >>
5.10.2005 Факты – о рыбаках и лодках >>
6.07.2005 Компактный катамаран со скоростью 30 миль в час >>
6.07.2005 НЕТ ХУДА БЕЗ ДОБРА >>
29.06.2005 «BULLET BOATS» - специализированная рыболовная лодка >>
22.06.2005 МОТОРНАЯ ГИДРОЛЫЖА POWERSKI >>
17.06.2005 «EzyBoat» - БЕРЕМ, СКЛАДЫВАЕМ И БУКСИРУЕМ >>
26.04.2005 Бинокль-комбо от Bushnell >>
26.04.2005 Поворотный держатель спиннингов на очень крупную рыбу >>
17.03.2005 Зачем нужен надувной док? >>
17.01.2005 Якорь LandAnchor >>
15.12.2004 LeisureCat 6000 Islander - катамаран из Австралии >>
1.12.2004 Необычные «надувные лодки» от Doriak Designs. >>
19.10.2004 Победоносная «Донзи» в национальном чемпионате! >>
14.09.2004 Air Deck – и надувная палуба может быть жесткой >>
13.08.2004 Жизнесберегающий свисток «SCOTTY"S LIFESAVER WHISTLE» >>
18.05.2004 Новая система Roll & Go для докерования >>
28.04.2004 Многоцелевые надувные жилеты SOSPENDERS® >>
3.02.2004 Новая надувная лодка от «AB Inflatables» >>
3.02.2004 На подводных крыльях - со скоростью 200 узлов? >>
17.10.2003 Европа на пути к созданию гоночного класса «O» >>
17.10.2003 Чемпионат Финляндии в классе S-850 >>
29.09.2003 Европа на пути к созданию гоночного класса «O» >>
29.09.2003 Лодочный гоночный класс S-850 >>
22.09.2003 «Джет» - гонки. Краткая история. >>
22.09.2003 Что такое «Гран-При Формулы-1» в водномоторном спорте? >>
12.09.2003 Напряжение возрастает! От Дурбана до Сингапура – 1992 год. >>
12.09.2003 «Формула - 1» на воде. История и современность. >>
3.09.2003 Классика и совершенство >>
3.09.2003 ...и тройной красотой буду окружен! >>
19.08.2003 Вокруг Ирландских островов на надувной RIB лодке (Тест журнала RIB) >>
31.07.2003 Ярославские лодки. Выбираем надувнушку к летнему сезону >>
31.07.2003 Экологи выбирают «SUZUKI» и RIB >>
28.05.2003 Транцевые плиты: «ЗА» и «ПРОТИВ»! >>
25.03.2003 Складная лодка «Porta-Bote» уже попала в историю! >>
14.03.2003 Карманный лодочный якорь >>
12.02.2003 Мой тяжкий опыт постройки судна на воздушной подушке >>
30.01.2003 Соревнования по водно-моторному спорту в классе «Формула будущего», цифры и факты >>
30.01.2003 С катамараном Zap Cat знакомятся питерские спортсмены >>
9.01.2003 Выбор системы управления судном >>
17.12.2002 Чем полезен плавучий якорь? >>
17.12.2002 Обзор кормовых приводов. ШТЕРН-ДРАЙВЫ. >>
2.09.2002 История «водомета». Как все начиналось >>
2.09.2002 Надувные катамараны «THUNDERCAT» >>
26.08.2002 Первые впечатления от «Osprey Viper Max 6.5» >>
26.08.2002 Кто летит над волнами? >>
7.08.2002 Что пользы в воздушной подушке? >>
29.07.2002 Особенности управления судном на воздушной подушке >>
22.07.2002 Малое судостроение в США на мели? >>
9.07.2002 Redbay – 11 метровый RiB с кабиной >>
1.07.2002 Куплю лодку?!. ТЕСТ-ОТВЕТ (*) >>
20.05.2002 Надувные RIB лодки на вашем экране. >>
20.05.2002 Почему Хипалон? >>
15.05.2002 Лодку «Dominator» можно заказать везде! >>
29.04.2002 «Camel Tophy» теперь на RIB-ах! >>
22.04.2002 Экстремальное видео про надувные RIB лодки >>
16.04.2002 Побит рекорд Британии! >>
16.04.2002 Новый рекорд экипажа «Spirit of Cardiff» >>
11.03.2002 «СПЛАВ 350» - разборный вездеход на воздушной подушке. >>
19.02.2002 Летучий голландец - Baja 232 >>
9.01.2002 В следующем году ожидаются ограничения на использование ПХВ >>
9.01.2002 «Power quest 320» - лучшее судно для лучшего из миров >>
21.12.2001 «Sport RIB 8000» от Марка Паско >>
19.12.2001 Спортивный катер «TRR Stealth» >>
17.12.2001 Лидер приготовил новинки >>
10.12.2001 ИЗ АФРИКИ - С ЛЮБОВЬЮ… >>
10.12.2001 Яркое разнообразие «Arimar» >>
16.05.2001 Надувные лодки MNEV&Co >>
16.05.2001 Надувные лодки Уфимского завода эластомерных материалов и конструкций, УЗЭМиК >>
16.05.2001 Надувные лодки Rasalas >>
16.05.2001 Надувные лодки Phoenix >>
16.05.2001 Надувные лодки Yam >>
16.05.2001 Надувные лодки InflaCombi >>
16.05.2001 Надувные лодки Aquaquick >>
16.05.2001 Надувные лодки InflaCombi >>
16.05.2001 Надувные лодки завода ЯрославРезинотехника >>
16.05.2001 Надувные лодки Lider >>
16.05.2001 Надувные лодки Adventure >>
16.05.2001 Надувные лодки Korsar >>
16.05.2001 Надувные лодки Zodiac >>
16.05.2001 Надувные лодки Brig >>
16.05.2001 Надувные лодки Quicksilver >>
26.03.2001 Ремонт надувных моторных лодок >>
1.03.2001 Suzumar-Suzuki: близнецы-братья >>
1.03.2001 Постройка и изготовление лодок >>
18.02.2001 Стеклопластиковые и пластиковые лодки >>
18.02.2001 Надувные мотолодки >>

©2004-2007 Информационно-техническое обозрение FLOAT.RU
форма для связи - техническая поддержка
Создание сайта
Продвижение сайта
HUNFI TOP100 Rambler's Top100 Rambler's Top100
Наш Питер. Рейтинг сайтов