Подводные крылья мотолодки для «Казанка» и «Прогресс»

Около трех лет назад мной были изготовлены подводные крылья (ПК) для «Казанки» по чертежам А. С. Чугунова, которые опубликованы в «КиЯ» №26. Несколько навигаций на крылатой мотолодке подтвердили предостережение автора о том, что при ходе в волну 0,3 м и более добиться устойчивого движения на крыльях не удается. Даже при плавании в тихую погоду, если на пути встречается, например, «Прогресс», при расхождении все равно происходил срыв с крыльевого режима.

Неустойчивым режим движения на крыльях был и тогда, когда приходилось брать на борт еще двух пассажиров. Для выхода на ПК с большей нагрузкой требовалось увеличить угол атаки, но когда скорость достигала 40 км/ч, происходил срыв с крыльев: увеличенный угол атаки при движении в установившемся режиме становился неоптимальным.

Частично эти проблемы мне удалось решить, когда я установил ручную регулировку атаки переднего крыла с места водителя. Но по-прежнему выход в озеро Ильмень даже в слабый ветер был невозможен из-за постоянных срывов с ПК.

Отказываться же от преимуществ ПК на мотолодке не хотелось, так как это не только возросшие скорости плавания, но и ощутимая экономия горючего. Поэтому, выявив все возможности ПК, я пришел к решению изготовить новое переднее крыло, оставив без изменений кормовое. Мои намерения подтвердила и статья Л. Хейфеца «О расчете подводных крыльев», опубликованная в «КиЯ» №123. Думаю, что опыт изготовления и доводки крыльев будет полезен и другим любителям.

Прежнее переднее крыло имело длину (размах) — 1500 мм, ширину — 135 мм, стрелку прогиба (килеватость) — 90 мм; профиль был выбран сегментный толщиной 8 мм; материал — сталь 08Х18Н10Т.

Новое носовое крыло должно было обладать более высокой мореходностью, прикидочные расчеты показали, что его килеватость должна быть увеличена до 300 мм. До 150 мм возросла и ширина, что придало крылу повышенную жесткость. Благодаря этому вместо четырех стоек удалось обойтись лишь двумя.


Размах крыла я увеличил до 1700 мм. Это было вызвано тем, что на прежних крыльях их концы оголялись лишь на 100 мм и, естественно, при движении по волне на выступающих участках крыльев не могла возникать достаточная подъемная сила. Также для улучшения мореходности я придал крылу в плане стреловидную форму с углом 20°. Профиль его был изменен на NACA-16, толщина его 8,5 мм.

Известно, что крылья, пересекающие свободную поверхность, обладают саморегулированием, что особенно важно, если нет управления углом атаки с места водителя.

При изменении нагрузки не нужно каждый раз менять угол атаки: килеватое крыло, углубляясь при возрастании нагрузки, автоматически увеличивает и несущую площадь.

При эксплуатации крылатой мотолодки вам наверняка потребуются винты с увеличенным шагом. Мной был изготовлен набор сменных винтов с шагом от 380 до 460 мм. Оптимальным винтом для «Вихря-М» в моем случае оказался винт с шагом 400—410 мм. С одним водителем на борту и двухлопастным винтом (Н=420 мм) мотор развивает 5000—5200 об/мин, а скорость достигает 50—52 км/ч. Со штатным винтом (Н=300 мм) мотор развивает чрезмерно высокие обороты — 6000—6200 об/мин.

Новое килеватое крыло обладает большей грузоподъемностью, чем прежнее.

Удалось испытать новое крыло, когда высота волн на Ильмене достигала 0,7 м. Устойчивый ход оказался и с двумя пассажирами на борту при высоте волны 0,3—0,4 м.

При движении по спокойной поверхности на максимальной скорости концы крыла оголены на 300—350 мм и при любых внешних возмущениях на них дополнительно создается значительная подъемная сила.

Профилировка стоек не требует высокой точности, так как места соединения крыла и стойки находятся над водой и не создают добавочного сопротивления. При расхождении со встречным судном крылья мягко входят в волну, ударных перегрузок и вибраций не ощущается.

Для устойчивого движения судна необходимо точно установить углы атаки крыла. Схема регулировки позволяет менять угол атаки ПК в широком диапазоне.

Опытная настройка крыльев показала, что если увеличить угол атаки, например, на левой половине переднего крыла, судно с увеличением скорости заваливается на левый борт. Попытка сесть на правый борт и выровнять ход ни к чему не приводит. То же самое происходит и с увеличением угла атаки крыла на правой его половине (поворотом эксцентрика или поворотом крыла в средней его части).


При правильно выставленных углах на правой и левой половине крыла регулируется общий угол атаки крыльев. При увеличенном угле происходит оголение ПК и его срыв. При недостаточном угле атаки судно не выходит на крыльевой режим.

Хочу предложить для судоводителей, которые захотят сделать ПК, наиболее, на мой взгляд, доступный метод изготовления. Для этого необходимо вырезать из любой стали толщиною 18—20 мм плиту и обработать ее по размерам, которые берутся равными размерам крыла. По центру плиты через равные промежутки (около 200 мм) сверлятся отверстия под болт М6. Этими болтами к плите крепится заготовка крыльев с нарезанной в ней резьбой под эти болты.

На шлифовальном станке сначала шлифуется нижняя часть крыла. Тем самым снимаются все перекосы и достигается необходимая чистота поверхности. Затем заготовка переворачивается и фрезеруется на фрезерном станке марки 6Р83Ш или 6Р82Ш с последующей переустановкой. Профиль крыла фрезеруется скоростной головкой, повернутой на определенный угол для данного сечения профиля. Профиль крыла предварительно чертится в масштабе 10:1 на миллиметровке, с которой легко снять все необходимые размеры. Количество переходов, необходимых для получения профиля ПК, зависит от его формы. Профиль NACA-16 требует меньшего числа переходов, чем сегментный, и более предпочтителен, так как обладает большей подъемной силой.

После фрезерования поверхность доводится крупным напильником и наждачной бумагой. Крупную наждачную бумагу применять не следует, так как остаются глубокие риски, которые трудно потом выводить. На доводку после фрезеровки с последующей полировкой (класс чистоты ∇ 7) у меня ушло примерно восемь часов. Просверленные отверстия в заготовке крыла, необходимые для установки на плиту, перед фрезерной операцией нужно заглушить. Заготовку желательно отжечь в термической печи, чтобы снять внутренние напряжения в металле. Точность изготовления профиля к заданному должна быть в пределах от 0,05 до 0,15 мм.


Изготовленные крылья установлены мною на «Южанке». Считаю возможной их установку и на мотолодке «Прогресс» при условии изменения стоек передних крыльев.

Если переднее крыло будет устанавливаться на мотолодке без установки кормового крыла, то необходимо уменьшить высоту стоек. Это можно сделать с помощью завинчивания тяги в трубу. Тогда следует убавить и килеватость до 250 мм.

Подсоединение кормового крыла к транцу судна максимально упрощено. Конструкция имеет минимальное количество деталей и позволяет быстро подсоединять ДУ. К транцу крепится угольник 35X35 мм; при установке на «Казанке» его выгибают по контуру транца. К угольнику приваривается пластина с тремя-четырьмя отверстиями для регулировки глубины погружения крыла. При изготовлении тяги из трубы 0 32 мм ее можно подсоединить к пластинам и использовать для перевозки мотолодки, подсоединяя колеса, как у «Прогресса».

Крыло соединяется с транцем судна двумя болтами М16—М20. Нужно учесть, что усилия зажима крыльев могут оказаться недостаточными. Например, при резком сбрасывании газа крыло может отойти назад, вызвав тем самым резкое торможение катера. Необходима дополнительная фиксация стоек крыльев. Мной установлены две пластины, соединяющие транец мотолодки со стойками крыла болтами М6.

Мотор установлен на выносном транце, прикрепленном к стойкам крыльев. Транец крепится восемью болтами М8 (4+4) к угольнику, соединенному с боковыми стойками крыла. Наличие большого числа отверстий на угольнике и транце позволяет его смещать; тем самым производится регулировка мотора по высоте.

Оптимальным положением мотора можно считать такое, когда на скорости 15—20 км/ч антикавитационная плита находится на глубине 70—80 мм от поверхности. На максимальной скорости днище мотолодки отрывается от поверхности воды на высоту 50—60 мм. Скорость заметно увеличивается при выходе из воды антикавитационной плиты, но если у вас стоит штатный винт, из-за его повышенной кавитации сделать это невозможно. Необходимо изготовить новый винт, который вам понадобится и при эксплуатации мотолодки на одном крыле. Так, например, при движении со штатным винтом на одном крыле на скорости 45—47 км/ч (максимальной) по волне высотой 5—10 см винт начинал кавитировать; то же самое происходило и при поворотах. Увеличение нагрузки на корму позволяет увеличить осадку судна и предотвратить кавитацию, но при этом скорость падает.


Установка кормового крыла с различной глубиной погружения показала, что практически на скорость и работу винта это не оказывает влияния. Но при большом погружении крыла скорость на поворотах катера сильно снижается из-за резко возрастающего сопротивления стоек задних крыльев. Оптимальное положение заднего крыла от днища судна составляет 100—130 мм.

Главной причиной неустойчивого движения мотолодки на ПК считаю неточность установки углов атаки, а также неудачный выбор формы крыльев, который не соответствует условиям эксплуатации (по мореходности).

Надо еще добавить, что крылатое судно обладает высокой грузоподъемностью. Так, например, мое прежнее крыло с размерами всего 135X1500 мм позволяло выходить на глиссирование мотолодке с шестью человеками на борту. Поэтому в большинстве случаев увеличенная площадь ПК без учета их формы приводит к под-всплыванию и срыву с крыльевого режима.

В заключение хочу сказать, что достижение скорости в 70 км/ч с 30-сильным мотором на крылатом судне водоизмещением 400—500 кг вполне возможно. Потребуется только тщательнейший подбор винта и профиля крыла.