Число стоек, крепящих подводные крылья к корпусу мотолодки, определяется лишь соображениями прочности конструкции. Здесь необходимо иметь в виду, что с ростом относительной скорости прочность крыльев становится решающим фактором.
Если на катерах с небольшой относительной скоростью можно применять крылья с одной или двумя стойками из алюминиево-магниевых сплавов, то чтобы обеспечить необходимую прочность крыльев катера с большой относительной скоростью приходится устанавливать большое число стоек, которые увеличивают сопротивление и риск прорыва воздуха на верхнюю поверхность крыла. Кривые на рис. 14 наглядно иллюстрируют динамику напряжений, действующих на крыло в зависимости от расчетной скорости.
Рис. 14. Напряжения, возникающие в носовом крыле катера.
Данные, приведенные на рис. 14, получены для катера водоизмещением 0,5 т, имеющего два малопогруженных плоских крыла с Су = 0,15 и относительной толщиной 0,06, нагрузка между которыми распределена поровну. Пунктирные кривые отражают усилия, возникающие на крыле с одной плоскостью, а сплошные — на комбинированном крыле, состоящем из двух отдельно стоящих крыльев, имеющих заданное удлинение.
Из графика видно, что в первом варианте при скорости более 10-12 м/сек прочность крыльев необходимо увеличивать. Для этого надо либо ставить третью стойку, что крайне нежелательно, либо применять более прочный материал. Во втором варианте с отдельно стоящими крыльями сходные напряжения появляются на значительно более высоких скоростях — 20-25 м/сек.
Эти данные могут быть использованы как основа при расчете необходимой прочности и выборе материала крыльев для катеров близкого водоизмещения.
При расчете прочности крыльев необходимо учитывать не только нагрузку, определяемую подъемной силой, но и усилия, возникающие на крыле во время движения на волнении. Эти усилия, иногда во много раз превосходящие статическую нагрузку, вызываются частыми «ударными» проваливаниями в момент просекания крылом волны, изменением угла атаки при качке и степени погружения крыльев. Перечисленные факторы вынуждают изготавливать крылья с определенным запасом прочности. Так, для малопогруженных элементов конструкции коэффициент зaпaca принимается равным трем, а для глубокопогруженных он может быть снижен. Для элементов, выходящих во время движения из воды, этот коэффициент уменьшается до 1,25-1,5.
Наиболее распространенным профилем для стоек является простой и технологичный в изготовлении симметричный сегмент со срезанной выходящей кромкой (рис. 15).
Рис. 15. Профиль стойки.
Сегментный профиль для стоек может быть круговым или параболическим. Ординаты для обоих вариантов приведены в таблице 2.
Таблица 2. Относительные ординаты профилей стоек.
|
x/b |
Тип профиля | |
|
круговой сегмент |
параболический сегмент | |
|
у/еm | ||
|
0 |
0 |
0 |
|
0,075 |
0,190 |
0,286 |
|
0,150 |
0,360 |
0,470 |
|
0,300 |
0,640 |
0,721 |
|
0,450 |
0,840 |
0,881 |
|
0,600 |
0,960 |
0,972 |
|
0,750 |
1,0 |
1,0 |
|
1,0 |
0,960 |
0,972 |
За срезом кормовой кромки стойки образуется воздушная каверна с повышенным атмосферным давлением, что способствует снижению сопротивления стойки.
С целью уменьшения опасности прорыва воздуха на засасывающую поверхность входящие кромки стоек следует по возможности смещать по хорде крыла таким образом, чтобы максимальная толщина стойки находилась бы на 50-100 мм за кормовой кромкой крыла (рис. 16).
Рис. 16. Соединение стойки с подводным крылом.
