В настоящее время на моторных лодках и катерах применяют несколько разновидностей крыльевых систем, в той или иной степени удовлетворяющих предъявляемым к ним требованиям.
Крыльевая система должна обладать следующими качествами:
- в крыльевом режиме подводные крылья (далее - ПК) должны создавать постоянную подъемную силу независимо от скорости и обеспечивать нормальное движение при заданном волнении воды;
- профиль крыла должен обеспечивать максимальную подъемную силу при минимальном сопротивлении;
- система крыльев должна обеспечивать необходимую остойчивость судна при расчетной скорости и выходе на крыльевой режим;
- крыльевое устройство должно обладать необходимой жесткостью и прочностью, не создавать излишнего сопротивления, иметь небольшие габариты и вес.
На малых судах с подводными крыльями (далее - СПК) наиболее распространены крыльевые системы, показанные на рис. 7.
Рис. 7. Схемы носовых подводных крыльев, применяемые на малых катерах
и мотолодках.
а, б - плоские малопогруженные крылья; в - крыло с
дополнительным элементом; г - килеватое V-образное крыло; д - крыло «чайка»; е,
ж, з - отдельно стоящие килеватые, плоские и этажерочные крылья; и -
трапециевидное крыло; к - арочное крыло; л, м - комбинированные
конструкции.
Малопогруженные крылья получили преимущественное распространение на речных СПК. Обычно глубина погружения носового крыла составляет 15-20 % его хорды, а кормового - 20-25 %, высота подъема небольших катеров над водой - 0,1-0,5 м при ходовом дифференте в 1,5-2,5°.
Малопогруженное плоское крыло имеет высокое гидродинамическое качество, поэтому необходимая подъемная сила обеспечивается при малых его площадях. Существенным недостатком такого крыла является низкая мореходность: на волнении крылья могут оголяться и подвергаться жестким ударам, так как в контакт с водой вступает сразу вся площадь крыла. На волнении СПК с малопогруженными крыльями испытывает сильные колебания и часто срывается с крыльевого режима. Для преодоления горба сопротивления и обеспечения остойчивости на ходу для катеров на таких ПК необходима установка дополнительных несущих элементов, закрепленных под основным носовым крылом (рис. 7, в), наличие килеватого участка — «чайки» в средней части крыла (рис. 7, д) или дополнительных плоскостей на стойках крыла.
Недостатком первых двух методов является увеличение габаритной осадки в режиме плавания; в третьем — возрастание сопротивления и большая вероятность «проваливания» при сходе с волны. Существенным плюсом установки дополнительных плоскостей является улучшение стартовых характеристик судна.
Повысить мореходность СПК можно путем придания крылу стреловидности. В этом случае благодаря тому, что площадь крыла разносится поперек фронта волны, уменьшается вероятность одновременного оголения сразу всей площади.
Пересекающие поверхность воды крылья, где несущим является обычно килеватое крыло, дополненное наклонными стабилизаторами, отличаются многими положительными свойствами. Эти системы имеют неплохие стартовые характеристики, горб сопротивления здесь получается ниже, чем у СПК с малопогруженными крыльями.
Пересекающие поверхность воды ПК обеспечивают более высокие мореходные качества и обладают свойством саморегулирования при изменении нагрузки в широком диапазоне. Кроме этого, такие крылья меньше подвержены волновым возмущениям, поэтому подъемная сила на них во время волнения изменяется плавно без потери устойчивости. Благодаря наклонным стабилизаторам судно получает дополнительную остойчивость — во время крена стабилизатор входит в воду и создает подъемную силу, которая возвращает катер в прямое положение.
К немногочисленным недостаткам этой схемы можно отнести несколько пониженное, в сравнении с плоским крылом, гидродинамическое качество. Это объясняется наличием дополнительного брызгового сопротивления, перепадом давления по размаху крыла и возможного засасывания воздуха по верхней поверхности в зону разрежения.
Весьма рациональными являются комбинированные трапециевидные схемы, состоящие из основного несущего (обычно плоского малопогруженного) крыла и боковых стабилизаторов. Последние устанавливаются таким образом, чтобы на максимальной скорости их большая часть находилась над водой. На малых скоростях, при провалах крыла на волнении и в начальный момент выхода на крыльевой режим стабилизаторы увеличивают эффективную площадь крыла, а также создают большие восстанавливающие моменты при крене.
Стабилизаторы должны иметь угол килеватости 25-35°. При меньшем угле по засасывающей стороне стабилизаторов на основную плоскость может попасть атмосферный воздух, а при большем стабилизаторы становятся малоэффективными.
На многих СПК несущее крыло такой конструкции погружено на расчетной скорости до хорды крыла (около 50 км/час); при большей скорости во избежание кавитации погружение уменьшают до 20-30 % хорды. Профиль стабилизаторов выполняется сходным с профилем основного крыла, причем для повышения эффективности стабилизаторы делают расширяющимися к верхним концам и устанавливают под несколько большим углом атаки (на 1-1,5°).
Разрезные отдельно стоящие носовые крылья имеют невысокое гидродинамическое качество, однако улучшают поперечную остойчивость, снижают ветровой снос и весьма удобны, т. к. их легко сделать складывающимися.
