Повышение гидродинамического качества саней Уффа Фокса

В последние годы в спортивном и любительском судостроении получили известность катера с обводами, запатентованными английским конструктором Уффа Фоксом. Катера с такими обводами получили название саней Фокса (см. сборники №43, №53, №63).

Напомним, что сани Фокса рассчитаны на использование положительных свойств удлиненных глиссирующих поверхностей — высокой устойчивости движения, близости углов дифферента на высоких скоростях хода к оптимальным, хорошей мореходности.

В начале разгона сопротивление глиссирующего катера изменяется по тем же законам, что и для водоизмещающего катера. В тот момент, когда гидродинамические подъемные силы на днище катера достигают достаточной величины и корпус начинает всплывать, сопротивление катера имеет максимальное значение. На кривой зависимости сопротивления воды движению катера от скорости оно определяется «горбом» сопротивления. «Горб» сопротивления располагается в зоне переходного к глиссированию режима при Fr_D = 1,5—2,5. Переходный режим и «горб» сопротивления часто служат определяющими характеристиками при выборе мощности двигателей и движителей катера, особенно при пологой кривой сопротивления. Чтобы вывести катер на глиссирование, тяга гребного винта, развиваемая в период разгона, должна с достаточным запасом превышать величину «горба» сопротивления.

Сравнение кривых буксировочного сопротивления традиционной глиссирующей модели и модели с гидролыжами показывает, что применение гидролыж эффективно только при скоростях, превышающих определенные значения (в опыте — при Fr_D > 2,5).

Однако выяснилось, что в переходном режиме при Fr_D = 3 сопротивление саней несколько ниже, чем традиционного корпуса. Именно поэтому сани быстрее выходят на глиссирование.

Чтобы улучшить гидродинамические качества саней Фокса на переходном к глиссированию режиме при Fr_D < 3 и сохранить все положительные качества на высоких скоростях при Fr_D > 3, авторами статьи было разработано судно¹, имеющее обводы саней Фокса и оборудованное глиссирующими пластинами.


Глиссирующие пластины размещены в кормовой части корпуса между гидролыжами. Концы пластин на осях прикреплены к корпусу судна по кромкам стенок каналов «а» и «б». Каждая пластина разрезана на две части, которые в сложенном горизонтальном положении накладываются одна на другую, образуя пластину, имеющую профиль крыла. Для установки и удержания пластин в горизонтальном положении необходимо на те части пластин, которые находятся сверху, воздействовать штоком гидравлического привода. Для возврата в первоначальное положение (пластины прижаты к днищу) предусмотрены пружины для каждой из разрезных частей пластин.

Перед началом движения давление подают в гидропривод, шток которого давит на находящуюся сверху разрезную часть пластин. Эта часть пластин в свою очередь давит на разрезную часть пластин, находящуюся внизу. Разрезные части пластин под действием давления штока занимают горизонтальное положение и складываются, создавая в корме глиссирующую поверхность. Пластины устанавливаются под углом атаки 2—4°. При движении судна на глиссирующих пластинах возникает дополнительная подъемная сила, которая уменьшает дифферент на корму и сопротивление судна, обеспечивает переход «горба» сопротивления.

После выхода на режим глиссирования при Fr_D ≤ 3 давление в гидроприводе снимают, под действием силы поддержания и пружин разрезные части глиссирующих пластин прижимаются к корпусу. Далее судно движется на гидролыжах.

Пластины могут работать и в автоматическом режиме, если вместо гидроприводов установить пружины. Пружины должны быть рассчитаны на давление, которое испытывают пластины от давления воды при выходе на режим чистого глиссирования. При увеличении скорости и давления на пластины они будут прижиматься к днищу, а движение происходить на лыжах. При снижении скорости пластины будут отжиматься от днища, повышая гидродинамические качества судна и снижая его сопротивление.

По принципу работы глиссирующие пластины являются своего рода транцевыми плитами, встроенными в днище катера.


Длину глиссирующих пластин можно определить расчетным путем по методике, изложенной в книге И. Г. Егорова, М. М. Бунькова и др. «Ходкость и мореходность глиссирующих судов» (Л., «Судостроение», 1978). Необходимо учитывать, что ширина пластин определена шириной катера и расстоянием между лыжами или может быть принята в пределах 2—3% длины катера по ватерлинии.

Для более точного определения влияния глиссирующих пластин на гидродинамические качества саней Фокса необходимо проведение модельных или натурных испытаний.

Примечания

1. Авторское свидетельство № 670497, «Бюллетень» № 24 от 30. VI. 1979.