Особенности обводов корпуса и выступающих частей судов на подводных крыльях.

Суда на малопогруженных подводных крыльях имеют высо­кое гидродинамическое качество на эксплуатационных скоростях. У современных отечественных судов оно колеблется в пределах 12 - 16. Однако возможность реализации этого качества свя­зана с режимом выхода судна на подводные крылья. Как пока­зано на рис. 31, в районе (0,4 - 0,6) судно на подводных крыльях имеет минимальное гидродинамическое качество. В этом диапазоне расположен так называемый «горб» сопротив­ления. На «горбе» гидродинамическое качество отечественных судов на подводных крыльях составляет 8 - 11.

Н аличие «горба» сопротивления, как правило, не позволяет реализовать максимальное гидродинамическое качество при ходе на подводных крыльях, так как параметры движителя вы­бираются не только из условия его оптимальности в районе мак­симального гидродинамического

Рис. 31. Зависимость сопротивления воды движению

судна от скорости.

скорость соответствующая ;

эксплуатационная скорос

качества, но и из условия обес­печения судну упора, необходимого для преодоления «горба» сопротивления, т. е. выхода судна на крылья. Таким образом, од­на из важных задач при проектировании судна на подводных крыльях — повышение гидродинамического качества на

режиме выхода судна на крылья (снижение «горба» сопротивления).

Исследования показывают, что превалирующей составляю­щей сопротивления судна на подводных крыльях на малых скоростях, включая режим выхода, оказывается сопро­тивление его

корпуса. Поэтому правильный выбор формы и обводов корпуса — одна из главных задач, обеспечивающих успешное проектирование судна на подводных крыльях. Проек­тируя корпус, следует учитывать необходимость придания судну хороших мореходных качеств при движении на волнении.

Разработанные для отечественных судов на малопогружен­ных подводных крыльях формы и обводы корпуса су­щественно отличаются от известных обводов водоизмещающих и глиссирующих судов. Корпусам судов на крыльях свойственны килеватость днища, наличие резко выраженных скул и реданов. Килеватость днища, форма и количество реданов, полнота носовой и кормовой оконечностей зависят от назначения судна и в каждом конкретном случае выбираются исходя из условий оптимального взаимодействия с крыльевым устройством и высту­пающими частями. Например, корпус катера «Волга» для обес­печения наибольшего гидродина­мического качества при выходе на крылья и повышения мореход­ности снабжен четырьмя редана­ми. Реданы имеют клиновидную в плане форму, что обусловли­вает при ходе катера на волне­нии (в случае замывания корпуса или провала подводного крыла) вход в воду относительно небольшой части днища. Этому же способствует и килеватость шпангоутов на реданах, которая ме­няется в пределах 12 - 25°, причем кормовым реданам соответствуют меньшие углы. Большое значение при движении на волнении имеет носовой редан, улуч­шающий всхожесть катера на волну.

Корпус катера «Волга» — первый многореданный корпус, созданный применительно к судну на подводных крыльях,— по­казал во взаимодействии с подводными крыльями и выступаю­щими частями высокие гидродинамические характеристики и мореходные качества.

Корпус теплохода «Ракета» имеет один клиновидный редан с углом килеватости 8°, расположенный на расстоянии 0,7 lкр от носового крыла. В кормовой части за реданом расположен кормовой срывник. Такие обводы корпуса обеспечивают во взаимодействии с подводными крыльями необходимую диффе­рентовку корпуса при выходе на крылья и высокое гидродина­мическое качество.

Корпус теплохода «Метеор», рассчитанный на плавание и в водохранилищах, имеет увеличенную килеватость и дополни­тельный носовой редан. Корпуса морских судов «Комета» и «Вихрь» обладают увеличенной килеватостью по сравнению с корпусами речных и озерных судов.

В каждом конкретном случае выбранные в первом прибли­жении форма и обводы корпуса в комплексе с подводными крыльями и выступающими частями должны быть доработаны экспериментально.

Для повышения гидродинамического качества при выходе судна на крылья на морских судах «Комета» и «Вихрь» впер­вые применено среднее крыло. При выходе судна на крылья и замывании корпуса волной среднее крыло работает аналогично редану, значительно снижая сопротивление на этих режимах движения. Параметры и расположение среднего подводного крыла выбирают для конкретных форм и обводов корпуса с уче­том взаимодействия с носовым крылом и кормовым комплексом судна.

К выступающим частям судов на подводных крыльях относятся стойки крыльев, кронштейны, гребные валы, обтека­тели, рули и т. д.

Сопротивление выступающих частей у отечественных судов на малопогруженных подводных крыльях составляет (в процен­тах от полного сопротивления):

Выступающие части выбираются с учетом требований, предъ­являемых к гидродинамике и прочности. Проектируя стойки крыльев и кронштейны, соединенные с крыльями, следует ис­ключать возможность попадания воздуха на засасывающую стенку крыла при срывном обтекании стоек на высоких скоро­стях движения или на циркуляции. Для этого носок стойки и других выступающих частей необходимо перекрывать горизон­тальным козырьком или ставить стойки так, чтобы их носки располагались не ближе '/з хорды от носка крыла. При таком расположении точки максимальных разрежений на поверхности профиля крыла и профиля стойки смещены. Заднюю кромку стоек следует выпускать за заднюю кромку крыла и для высоких скоростей делать ее тупой. Этим достигается от­рывное обтекание стоек, и воздух, проникающий по стойкам, уходит в образовавшуюся за стойкой каверну, не попадая на крыло.

Заметное влияние на величину сопротивления выступающих частей оказывает свободная поверхность. Ввиду образования волн и брызг при пересечении выступающими частями поверх ности воды сопротивление движению увеличивается.

Условия работы рулей судов на подводных крыльях имеют специфическую особенность, заключающуюся в том, что при ходе судна на подводных крыльях руль пересекает поверхность воды. Поэтому при выборе геометрии и места расположения руля следует стремиться к тому, чтобы требуемые усилия на руле, обеспечивающие необходимые эволюции судна, достига­лись в бессрывном диапазоне углов перекладки руля. Угол срыва потока с руля, пересекающего поверхность воды, в широ­ком диапазоне изменения удлинений и профилей сечений состав­ляет 12-15°.