CrewTraffic - Maritime community CrewTraffic - Maritime community

Строение судна на подводных крыльях

После завершения первого в жизни плавания через Ла-Манш в Булонь на борту SR.N4 известная французская журналистка выразила в газете свое восхищение и удивление путешествием на этом гигантском судне. Ее статья была опубликована на первой странице под заголовком «Капитан утверждает, что у СВП под юбкой ничего нет!»

СодержаниеСвернутьПересекающие поверхность подводные крылья Глубоко погруженные крылья Механическое регулирование угла атаки подводных крыльев Мало погруженные подводные крылья Подводные крылья лестничного типа Расположение крыльев Кавитация Двигатели Трансмиссия

В отличие от СВП с его невидимым пузырем сжатого воздуха устройства, поддерживающие судно на подводных крыльяхВиды парящих судов на подводных крыльях над поверхностью воды, представляют собой солидную систему крыльев и стоек, изготовленных из особо прочных сплавов или нержавеющей стали. Подводные крылья - это относительно небольшие плоскости почти такого же типа, как и авиационные. Они сконструированы с целью создания подъемной силы. Типы подводных крыльев, применяемые в настоящее время, в основном подразделяются на пересекающие поверхность воды, глубоко погруженные и мало погруженные. Существует несколько судов с комбинированной крыльевой системой, например РТ150 фирмы «Супрамар», у которого в носовой части установлено крыло, пересекающее поверхность воды, а на корме - глубоко погруженное крыло, управляемое автоматической системой стабилизации. На судне фирмы «Де Хэвиленд Канада» FHE-400 в носовой оконечности установлено пересекающее поверхность подводное крыло, а в кормовой - сочетание из пересекающего и погруженного.

Пересекающие поверхность подводные крылья

Пересекающие поверхность подводные крылья в основном имеют V - образную форму, некоторые из них выполнены в виде трапеции или буквы W. Боковые участки подводных крыльев пересекают водную поверхность и движутся, частично выступая над ней.

Отличительной особенностью V - образного крыла, впервые продемонстрированного генералом Крокко, а затем в результате многолетних исследований усовершенствованного Гансом фон Шертелем, является его способность сохранять вполне определенное положение. Это подводное крыло по отношению к воде обеспечивает как продольную, так и поперечную остойчивость при различных состояниях поверхности моря. Силы, восстанавливающие заданное положение крыла, возникают на той его части, которая движется под водой. Когда судно во время бортовой качки кренится в одну сторону, увеличение размеров зоны погружения бокового участка крыла автоматически приводит к появлению дополнительной подъемной силы, которая противодействует крену и возвращает судно в прямое положение.

Выравнивание килевой качки происходит почти таким же образом. Направленное вниз движение носовой части, приводит к увеличению площади погружения носового подводного крыла. В результате создается дополнительная гидродинамическая подъемная сила, которая поднимает нос судна в исходное положение. По мере увеличения скорости движения судна, создается все более возрастающая подъемная сила. Вследствие этого, корпус судна приподнимается выше над поверхностью воды, что в свою очередь обусловливает уменьшение площадей крыльев, находящихся под водой, а соответственно и гидродинамической подъемной силы. Так как подъемная сила должна быть равна массе судна и зависит от скорости движения и площади погруженных в воду участков крыльев, корпус судна движется на определенной высоте над поверхностью воды, оставаясь в состоянии равновесия.

КПК пересекающий поверхность воды

Катера, оборудованные пересекающими поверхность подводными крыльями, показали удовлетворительные технико-­эксплуатационные качества на внутренних водоемах, в морских прибрежных водах и районах, имеющих естественную защиту от штормов. Такие крылья обладают органически присущей им остойчивостью и простотой конструкции, уход за ними несложен. Отличаются они также и значительной прочностью. Тем не менее, при сильном волнении моря предпочтительнее использовать глубоко погруженные крылья, поскольку на крутой волне они обеспечивают лучшие технико-эксплуатационные показатели. Одним из негативных свойств обычных пересекающих поверхность подводных крыльев является то, что присущая им тенденция к выравниванию заставляет их следовать за всеми взлетами и падениями волновых движений.

Это приводит к возникновению вертикальных перегрузок и тряске, которые одинаково неприятны и для пассажиров, и для команды. В идеальном варианте вместо следования за контуром этих волн подводные крылья должны двигаться сквозь них, как бы по ровной и гладкой платформе, удерживаясь на заданном курсе. Но, к сожалению, пересекающие поверхность подводные крылья «не делают различия» между волнами, опускающими нос судна и теми, которые поднимают его. В то же время дополнительная подъемная сила возникает в обоих случаях. Кроме того, существует риск встречи с волной неправильной формы, при которой большая часть подводного крыла приподнимается над поверхностью воды, что приводит к потере подъемной силы и соответственно, к удару корпуса судна о поверхность воды.

Технические показатели пересекающих поверхность подводных крыльев ухудшаются, при эксплуатации в условиях попутной волны. В силу того, что подводные крылья движутся быстрее волн, они преодолевают их с заднего склона. Во время подъема подводных крыльев по тыльной поверхности этих волн, орбитальное или круговое движение частиц воды внутри волны направлено вниз. Это уменьшает скорость потока, обтекающего крылья, отчего уменьшается подъемная сила, а это в свою очередь приводит к резкому проседанию корпуса судна. При встречной волне ситуация, естественно, меняется на обратную.

Причем предельная высота попутных волн для большинства судов с V - образной формой подводных крыльев составляет - три четверти высоты встречных волн. При анализе результатов, полученных в ходе изучения различных типов подводных крыльев, стало очевидным превосходство глубоко погруженных крыльев, в условиях развитого волнения и движения за попутной волной. Использование системы общей стабилизации, в дополнение к имеющимся системам автоматического регулирования глубины погружения этих крыльев, позволило бы уменьшить действующие на судно моменты килевой и бортовой качки, а также вертикальные перегрузки.

Глубоко погруженные крылья

Глубоко погруженные крылья находятся ниже поверхности раздела двух сред на глубинах, где в значительной степени уменьшается влияние погружения на гидродинамическую подъемную силу.

Сравнительное «безразличие» таких крыльев к изменению их положения относительно уровня воды, приводит к необходимости применять специальные меры, по обеспечению стабилизации движения судна. Так как корпус судна на ходу движется над поверхностью воды, опираясь на относительно небольшие крылья, его центр тяжести оказывается достаточно высок. Поэтому, если бы возвышение судна постоянно не контролировалось и не приводилось к заданному положению, неминуемо наступил бы удар корпуса о воду.

Катер с глубоко погруженными крыльями

Для того, чтобы избежать подобного явления, поддерживая заданную глубину погружения подводных крыльев и нормальное положение судна, необходимо установить на нем автоматическую систему стабилизации. Она призвана обеспечить стабилизацию судна, при его разгоне из состояния плавания, при движении с отрывом корпуса от воды и плавном приводнении как на тихой воде, так и в условиях морского волнения, а также возможность преодоления большинства волн, без ударов о них корпусом и без резких значительных колебаний относительно всех трех осей. Кроме того, должно быть обеспечено выполнение координированных разворотов, за счет снижения действия боковых перегрузок и уменьшения поперечных усилий, воспринимаемых стойками крыльев. Система должна способствовать созданию таких условий движения судна, при которых вертикальные и горизонтальные перегрузки оставались бы в пределах принятых норм.

Это исключит возникновение чрезмерных нагрузок на корпусные конструкции, создаст благоприятные условия плавания, для пассажиров и команды судна. В автоматических системах стабилизации движения судов на глубоко погруженных подводных крыльях используются высотомеры, основанные на радиолокационном, ультразвуковом, механическом и других принципах. Кроме того, постоянно получается и обрабатывается информация от датчиков крена, дифферента и перегрузок в оконечностях судна. Команды управления положением рулей курса, крыльев или их закрылков вырабатываются по принципам, применяемым в авиации. Типичным примером автоматической системы управления может служить устройство, которое применено на пассажирском СПК «Джетфойл» фирмы «Боинг». Это судно массой 106 т оборудовано водометными движителями, обеспечивающими скорость движения 45 уз.

Система стабилизации принимает сигналы о положении корпуса судна и направлении его перемещений от гироскопов, датчиков ускорений и двух ультразвуковых высотомеров. В электронно-вычислительном блоке происходит суммирование сигналов от всех устройств с командами пульта ручного управления.

Вырабатываемые этим блоком команды, позволяют с помощью электрогидравлических сервоприводов компенсировать внешние переменные силы, действующие на судно. Регулирование параметров подъемной силы осуществляется с помощью закрылков, расположенных по всей длине задних кромок крыльев. Закрылки правой и левой частей кормового крыла имеют независимые приводы, изменяющие положение судна относительно продольной оси в момент перемены курса. Данная система обеспечивает стабилизацию по крену и удержание на заданном курсе, позволяя выполнять повороты, не допуская оголения консолей крыльев, исключая опасность прорывов воздуха в зоны разрежения и как следствие этого, потери подъемной силы. Скорость поворота до 6 градусов в секунду достигается примерно через 5 с после поворота штурвала.

Управление судном ведется всего от трех органов:

Для измерения скорости движения установлена ручка газа главных турбин;Для изменения положения корпуса по высоте - ручка управления погружением крыльев;Для удерживания судна на постоянном курсе - штурвал (дополнительный блок обеспечивает это автоматически).

Во время отрыва от поверхности устанавливается нужная глубина погружения крыльев и подаются вперед регуляторы (дроссели) двух газовых турбин «Аллисон» по 3300 л с каждая. Корпус судна отрывается от воды за 60 с. Ускорение действует до тех пор, пока движение судна не стабилизируется автоматически в пределах, определяемых требуемой глубиной погружения крыльев и скоростью, заданной оператором. Для приводнения судна уменьшают газ и оно, теряя скорость, плавно опускается на воду. Обычно за 30 с скорость может упасть от 45 до 15 уз. В случае экстренной необходимости, переведя ручку управления погружением крыльев, можно осуществить приводнение всего за 2 с. Эта система

No comments yet. Be the first to add a comment!
By continuing to browse the site, you agree to our use of cookies.