Немного теории о проектировании корпусов водоизмещающего и полуглиссирующего типа.
Старый принцип катеростроения — «длина бежит» остается, справедливым и для современных катеров, рассчитываемых на относительные скорости в диапазоне Fr = 0.3—0.6, для которых всегда желательно принимать максимально допустимую длину корпуса при умеренной его ширине. Отношение длины корпуса по ватерлинии Lк ширине B для катеров длиной 6—12 м принимается обычно в пределах 3,3—4. Для уменьшения волнового сопротивления, водоизмещение катера D важно распределить на достаточно большую длину. Характерная величина отношения L/D1/3 = 4—5.
На скоростях Fr = 0,4—0,8 важно обеспечить минимальный ходовой дифферент на корму для того, чтобы волнообразующая длина судна по ватерлинии была максимальной. Дифферент более 1,5—2° нежелателен, так как существенно увеличивается сопротивление судна. В вышеуказанном диапазоне скоростей дифферент определяется обводами кормовой части судна.
При скорости выше Fr = 0,40 применима только транцевая корма с определенным углублением транца ниже ватерлинии и углом килеватости днища у его кормового среза. Чем выше скорость, тем полнее должна быть конструктивная ватерлиния в корме катера и больше ее ширина на транце.
Для катеров переходного к глиссированию режима (Fr = 0,5— 1,2) целесообразно увеличивать ширину до соотношения L/B= 2,8— 3,2 и снижать по возможности общую массу катера. Кроме того, у этих катеров должно быть плоское днище в кормовой части корпуса.
Относительная скорость Fr = 0,5—0,6 требует больших энергетических затрат, что нужно учитывать при разработке проекта катера (например, удлинять корпус).
На тихоходных катерах (до Fr = 0,3) можно допустить сравнительно полную ватерлинию в носу с углом между диаметральной плоскостью и ватерлинией a = 18—20°. Для более быстроходных судов предпочтительны острые носовые ветви ватерлиний a <= 15°.
Если корпус лодки очень широкий (отношение B/T> 5) и имеет малую осадку T, вода обтекает его скорее по батоксам, чем по ватерлиниям. В этом случае заострять корпус в носу и корме не имеет смысла, так как с точки зрения сопротивления воды оптимальными являются обводы санного типа — почти прямоугольные в плане, с плавными линиями батоксов.
Величина углубления транца должна соответствовать режиму движения. Для уменьшения высоты, носовой волны и улучшения поворотливости подобных судов можно рекомендовать скругление скулы в носовой части по достаточно большому радиусу.
Выше говорилось о том, какую большую часть в общем балансе сопротивления воды движению катера и расходуемой мощности двигателя составляет энергия, затрачиваемая на создание волн. Снизить эти затраты можно переводом судна в качественно новые режимы движения: глиссирование, на подводных крыльях или воздушной подушке. При таких режимах движения волновое сопротивление практически отсутствует: волны, появляющиеся вследствие действия поля гидродинамических давлений под днищем глиссера или судна на воздушной подушке, обычно невелики и мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивления давления, много меньше мощности, требуемой на преодоление сил трения и воздушного сопротивления. Однако для перевода судна в новый режим движения необходима достаточно большая мощность двигателя, которую выбирают из расчета 1 л.с. на каждые 25—30 кг массы судна. При этом следует решить ряд сложных конструктивных проблем.
Главный резерв снижения волнового сопротивления водоизмещающего судна заключается в уменьшении высоты и массы носовой волны, возникающей в зоне повышенного гидродинамического давления при встрече движущегося корпуса с невозмущенной еще массой воды. Высота этой волны и ее профиль зависят от распределения гидродинамического давления вблизи форштевня и водоизмещения по длине корпуса, от остроты обводов носовой оконечности судна.
Сравним, например, волнообразование при движении буксира и рабочего катера одинакового водоизмещения. При движении буксира, имеющего полные носовые обводы, возникает очень крутая и высокая волна; носовой вал отходит от бортов наружу, а все судно оказывается как бы поставленным носом и кормой на два гребня— характерная картина для диапазона скоростей Fr = 0,5—0,7. Масса волны у форштевня рабочего катера, имеющего сильно заостренную носовую часть, заметно меньше, чем у форштевня буксира. Можно уверенно сказать, что при равных мощностях двигателей такой катер позволяет развить большую скорость, чем буксир. Таким образом, изменяя носовые обводы корпуса, конструктор может уменьшить затраты мощности на создание носовой волновой системы.
Высота носового буруна на катере с острым входом ватерлиний может быть уменьшена путем установки выше ватерлинии на бортах накладок - брызгоотбойников. Нужно определить участки бортов, смачиваемые на ходу водой, и закрепить на них накладки, как показано на рисунке.
Небольшой наклон брызгоотбойников (на рисунке угол a) нужен для того, чтобы при встрече с волной они не «втыкались» в воду и не «топили» нос. Правильно расположенные накладки помогают катеру преодолеть встречную волну и отсекают воду, не давая ей подняться до палубы.
Волновое сопротивление может быть снижено в результате использования принципа интерференции — наложения двух последовательных волновых систем таким образом, чтобы они взаимно гасили друг друга. Одно из конструктивных решений этой задачи состоит в применении бульбовых обводов носовой оконечности судна.
Бульб, представляющий собой хорошо обтекаемое тело, движущееся под водой впереди форштевня судна, формирует свою собственную волну. Поток воды, сбегающий с бульба, подходит к месту подъема гребня носовой волны с пониженным давлением (если бы не было корпуса судна, то здесь образовалась бы впадина на поверхности воды). Происходит наложение впадины волны от бульба на гребень волны от форштевня. В результате носовая волна «оседает», уменьшается также высота поперечных волн по всей длине судна.
Применение бульба целесообразно для парусных яхт длиной более 8 м и крупных моторных яхт длиной 20-30 м.
Статья носит информационо-справочный характер
и подготовлена по
материаллам справочной литературы.
Источник: www.boats-master.ru
При перепечатке, ссылка на источник обязательна
