Проектирование подводного крыла для однокрылого варианта мотолодки Прогресс

Проектирование носового крыла для однокрылого варианта и его гидродинамический расчет почти не отличается от расчета схемы с двумя крыльями. Описанные выше преимущества и недостатки той или иной конструктивной схемы подводного крыла в полной мере справедливы и для однокрылых систем. Единственное отличие конструкции с одним крылом — это более короткие стойки, уменьшающие ходовой дифферент.

Установка носового подводного крыла целесообразна в том случае, если скорость хода будет не менее

где D — водоизмещение судна, м3.

При меньших скоростях носовое крыло для создания необходимой подъемной силы должно иметь очень большую площадь, а, следовательно, и сопротивление.

Величину максимальной скорости катера с носовым крылом можно ориентировочно определить, исходя из значений водоизмещения D и мощности двигателя N_е:

С помощью графиков, приведенных на рис. 82, можно оценить увеличение скорости и коэффициента пропульсивного качества Кη глиссирующих катеров при установке ПК.

Рис. 82. Приближенные зависимости гидродинамического качества К и пропульсивного коэффициента К_η от числа Фруда.
1 - однокрылый катер; 2 - обычный остроскулый катер; 3 - двукрылый катер.

Это увеличение характеризует пунктирная линия, проведенная на рисунке. Переходя параллельно этой линии с одной кривой на другую, оценивается прирост скорости для разных типов катеров.

Место установки крыла можно определить из выражения

где х_н - отстояние от транца точки приложения подъемной силы на крыле; x_g - отстояние от транца ЦТ лодки; х_тр - отстояние от транца точки приложения подъемной силы глиссирующего участка днища.

Ориентировочно х_тр = 0,1L.

Для пояснения метода расчетов ниже приводится пример определения основных элементов носового подводного крыла для мотолодки "Прогресс".

Основные данные мотолодки Прогресс

На рис. 82 проводим через точку с координатами К_η = 3,02 и Fr_D = 3,63 прямую, параллельную вспомогательной пунктирной линии, до пересечения с кривой 3 и получаем, что для однокрылой мотолодки К_η = 4,1.

Далее, приняв общий вес крыльевого устройства равным 40 кг и увеличив D до 590 кг, определяем примерную скорость хода при установке крыла:

Таким образом, крыло может дать прирост скорости порядка 5 узлов, т. е. 25 %.

Поскольку крыло должно нести около 55 % D, определяем необходимую подъемную силу:

Y_н = 0,55×590 ≈ 325 кг.

Далее находим расстояние точки приложения подъемной силы от транца:

х_н = 1,8×1,9 — 0,8×0,5 ≈ 3,0 м,

где х_тр ≈ 0,5 м.

Для максимальной скорости хода можно принять, что С_у = 0,15 и, исходя из этого, найти несущую площадь крыла

Далее необходимо проверить реальность обеспечения нужного значения С_у на какой-либо промежуточной скорости, например, 15 узлов. Оно должно было бы составлять

Поскольку обеспечить такое значение коэффициента подъемной силы затруднительно, на крыле необходимо установить наклонные стабилизаторы. С учетом их установки размах плоского участка крыла для данной лодки принимаем равным 1,4 м. При хорде 0,16 м и угле наклона стабилизаторов ~ 30° рабочая часть крыла будет почти оптимальной — 1,5-1,6 м. Удлинение крыла в данном случае составит α ≈ 9 и позволит получить достаточно высокое гидродинамическое качество. Полный же размах крыла со стабилизаторами должен составлять 2,0-2,1 м.