СУДУ НА ПІДВІДНИХ КРИЛАХ, річкові або морські судна, що використовують пристрій у формі крила для того, щоб підняти корпус судна над водою та зменшити сили тертя та опору, що обмежують швидкість пересування звичайних суден. Під час руху у воді підводне крило створює підйомну силу так само, як крило літака в повітрі. Профіль підводного крила вигнутий таким чином, що при переміщенні у воді він створює сумарну силу, спрямовану вгору та виштовхує судно з води. Катери та кораблі на підводних крилах ніби летять над водою, і під водою залишаються лише підводні крила та гребні гвинти. Корпус корабля з'єднується з підводними крилами стійками, які також мають обтічну форму. При русі тіла в рідкому середовищі виникають сили тертя та інші збурення, що перешкоджають руху, які породжують сумарну силу опору руху (силу гальмування). Так як щільність води в 800 разів більша, ніж щільність повітря, то при одній і тій же швидкості руху крило літака в повітрі і зменшене в 800 разів (за площею) підводне крило створюватиме однакову підйомну силу. Існують два типи підводних крил, призначених для виштовхування корпусу судна з води: частково занурене крило та повністю заглиблене крило. Чим глибше у воді знаходиться частково занурене крило, тим більша площа його рухається під водою і тим більша підйомна сила, яку він створює. Ця властивість забезпечує стійкість руху судна хвилями.У випадку повністю заглибленого крила підйомну силу можна змінювати або повертаючи все крило (змінюючи кут атаки), або відхиляючи закрилки, розташовані вздовж задньої кромки нерухомого крила (керування за допомогою закрилків). У разі апарата із заглибленими крилами система автоматичного керування регулює нахил та висоту судна над водою та забезпечує його балансування. Пристрій такого судна складніший, ніж пристрій судна з частково зануреним крилом, проте перша конструкція ефективніша і забезпечує плавний рух транспортного засобу при хвилюванні. Закрилками, що відхиляються за допомогою системи автоматичного управління, можна забезпечити і частково занурене крило, покращуючи за їх допомогою плавність руху судна при сильному хвилюванні. Підводні крила знайшли застосування у конструкціях гібридних морських суден. Однією з найбільш вдалих гібридних конструкцій є катамаран із підводними крилами, розташованими між корпусами. Судна на підводних крилах розрізняються розташуванням крил. У літаковій (звичайній) схемі велике крило розташовується попереду центру тяжіння, подібно до крила на літаку. Несуча поверхня меншої площі розташовується позаду. У схемі "качка" крило меншої площі поміщається попереду основного крила. У тандемній схемі несучі крила розташовують на однакових відстанях спереду та ззаду від центру тяжіння. У кожній із цих схем можуть використовуватися як частково занурені, так і повністю заглиблені крила. Звичайна схема та схема «качка» застосовуються в конструкціях невеликих суден на підводних крилах; для суден більшої водотоннажності краще тандемне розташування підводних крил. Для створення тяги на суднах з підводними крилами використовують гребний гвинт або водомет (струмінь води, що створює реактивну силу). Гвинт, що розташовується в хвостовій частині гондоли, рухається судновим двигуном за допомогою системи передавальних шестерень і валів (редуктора). У разі водомета тягу створює реактивна сила струменя води, що накопичується всередині корпусу і за допомогою насоса, що викидається з великою швидкістю через отвір у транці корабля. На більшості цивільних суден із підводними крилами використовуються дизельні двигуни. На суднах великої водотоннажності з рушіями обох типів підвищення швидкості руху часто застосовують газотурбінні установки. також СУДОВІ ЕНЕРГЕТИЧНІ УСТАНОВКИ І РУХІВНИКИ. При зниженні тиску (що відбувається, наприклад, на верхній поверхні підводного крила, що рухається з великою швидкістю) у рідині утворюються повітряні бульбашки. Це називається кавітацією. Кавітація надає несприятливий вплив на підйомну силу та опір підводного крила. Крім того, схлопування бульбашок може призвести до пошкодження поверхні крила та руйнування конструкції. Підводні крила, у яких максимальна швидкість є недостатньою для того, щоб викликати кавітацію, називаються безкавітаційними крилами. Підводні крила, що призначені для більш високих максимальних швидкостей, спеціально профільують. Підводні крила, що викликають кавітацію і хлопування бульбашок далеко від поверхні крила, називаються суперкавітуючими. також Кавітація. Судно на підводних крилах частину часу рухається, як і звичайний корабель, із зануреним у воду корпусом. Стійки, підводні крила та гребні гвинти, розташовані під днищем корпусу, збільшують осад корабля.Щоб усунути пов'язані з цією особливістю проблеми, підводні крила можна зробити забираються. Однак і підводні крила, що не забираються, знаходять широке застосування в конструкціях суден. Як і у випадку літака, кожна додаткова одиниця ваги судна на підводних крилах потребує відповідного збільшення потужності двигуна та витрати палива. З цієї причини у конструкції суден на підводних крилах знаходять широке застосування легкі високоміцні матеріали (алюміній, пластмаси, композити) та високоефективні силові установки великої потужності. Поряд із звичайними судновими дизелями використовуються газотурбінні двигуни та допоміжні пристрої, аналогічні тим, що застосовуються в авіації. Стійки та профілі крила виготовляють із найкращих сортів сталі. Для суден на підводних крилах були розроблені унікальні трансмісії, гребні гвинти та системи управління. Ваганов А.М. Проектування швидкісних суден. Л., 1978 Судно на підводних крилах (СПК) - тип швидкісного судна з динамічним принципом підтримки, у якого під корпусом розташовані спеціальні крила. При стоянці і при прямуванні на низькій швидкості судно на підводних крилах утримується на воді за рахунок сили Архімеда, як і звичайне судно. На високій швидкості за рахунок підйомної сили, що викликається цими крилами, судно піднімається над водою. Таким чином, значно зменшується опір води, що дозволяє розвивати високі швидкості. Існує 2 типи підводних крил. частково занурене крило (або U-подібне крило) та повністю занурене крило (Крило у формі перевернутого Т). Управління підводними крилами здійснюється двома способами: шляхом зміни кута атаки (при цьому повертається все крило) або за допомогою закрилків. Судна з повністю зануреними крилами менш схильні до хитавиці від хвиль, тому вони більш стабільні і комфортні, особливо при використанні на морі. Однак повністю занурені крила вимагають постійного керування, тому вони почали широко використовуватися з появою комп'ютерів. Зрозуміло, такі комп'ютери мають бути дуже надійними, оскільки у разі їхньої відмови судно впаде на воду і може навіть перевернутися. Судна з повністю зануреними крилами з'явилися порівняно недавно, до цього використовувалися судна з U-подібними крилами, які не потребують постійного керування. Зазвичай судна на підводних крилах мають два крила, які можуть бути по-різному розташовані відносно один одного та корпусу судна. Літакна схема та схема «качка» використовуються на малих судах, тандемне компонування — на більших. Як двигун на суднах з підводними крилами використовується або двигун Дизеля (у такому разі вони є теплоходами) або газотурбінний двигун (у такому випадку є газотурбоходами). Як рушій може використовуватися гребний гвинт або водомет. Гребний гвинт з'єднується з двигуном за допомогою редуктора.Струмінь води, що використовується у водометі, створюється спеціальним насосом. Перші спроби створити судно на підводних крилах робилися ще наприкінці ХІХ століття. У 1897 році російський підданий Ш. де Ламбер, який жив у Франції, побудував і випробував на Сені невелике судно на підводних крилах. Однак потужності парової машини, що використовується на цьому судні як двигун, не вистачило для розвитку швидкості, необхідної для того, щоб корпус судна піднявся над водою. Успішнішими були досвіди італійського винахідника Енріко Форланіні. Він проводив експерименти з моделями суден на підводних крилах із 1898 року. У 1906 році створене ним повнорозмірне експериментальне судно в ході випробувань на озері Лаго-Мажоре досягло швидкості 42,5 милі на годину (68 км/год). Цей катер мав багатоярусні крила на зразок етажерки. В 1906 в американському журналі Scientific American винахідник Уіліам Мічхем (англ. William E. Meacham ) опублікував статтю про базові принципи дії судна на підводних крилах. Ця стаття зацікавила Олександра Белла (винахідника телефону). Спочатку він проводив теоретичні дослідження, а 1908 року, разом із винахідником Фредеріком Болдвіном (англ. Frederick W. Baldwin ) приступив до випробувань моделей. Болдвін вивчав роботу італійського винахідника Енріко Форланіні та займався випробуванням моделей, заснованих на його розробках. У ході світового туру Белла в 1910-1911 роках, Белл і Болдвін зустрілися в Італії з Форланіні. Вони разом каталися озером Лаго-Мажорі на створеному Форланіні катері на підводних крилах.За описами Балдвіна катер рухався так гладко, наче він летів. Повернувшись до Канади, винахідники продовжували працювати над розробкою свого судна на підводних крилах. В результаті вони побудували судно, що отримало індекс HD-4. Це судно рухалося двигунами «Рено». Воно розвивало швидкість до 87 км/год (54 милі/год), швидко розганялося, без проблем долало хвилі, легко керувалося та відрізнялося високою стабільністю. Белл надіслав звіт ВМС США. ВМФ зацікавилися його дослідами, і дали можливість придбати два двигуна потужністю по 260 кВт (350 к.с.). 9 вересня 1919 року HD-4 встановив світовий рекорд швидкості на воді – 114 км/год (70,86 миль/год). Цей рекорд протримався десять років. У період між 1873 та 1914 роками британський кораблебудівник Джон Ісак Торнікрофт (John Isaac Thornycroft) працював над серією моделей суден на підводних крилах. Ці моделі мали одне крило під носом корабля. У 1909 році його компанія побудувала повнорозмірне судно завдовжки 22 фути, що отримало назву Miranda III. Воно рухалося двигуном потужністю в шістдесят кінських сил. Це судно мало тільки одне крило (під носом), і корпус повністю не піднімався з води. Під час руху судно спиралося на крило та плоске дно біля корми. Після Miranda III було збудовано судно Miranda IVщо розвивало швидкість до 35 вузлів ([1]). Барон Ганнс фон Шертель (Baron Hanns von Schertel) працював над суднами на підводних крилах у Німеччині у передвоєнний період і протягом Другої світової війни. У 1944 році він побудував судно з водотоннажністю у вісімдесят тонн.Маючи на борту вантаж у двадцять тонн, воно розвивало швидкість до 40 вузлів (близько 74 км/год) при висоті хвиль 1,8 м. Після війни його команда була захоплена росіянами. Сам Фон Шертель перебрався до Швейцарії, де ним було засновано компанію «Супрамар» Supramar. У 1952 «Супрамар» збудував перше у світі комерційне судно на підводних крилах. Воно отримало позначення PT 10 та назву Freccia d’Oro. Це судно здійснювало рейси озером Лаго-Мажоре між Локарно (Швейцарія) та Стресою (Італія). Це судно мало частково занурені крила, брало на борт 32 пасажири та розвивало швидкість у 35 вузлів. Комерційна експлуатація розпочалася 15 травня 1953 року. Це судно мало досить скромні розміри: довжина становила 14,2 метра, водотоннажність — близько десяти тонн. Корпус був дерев'яний. Судно приводилося в дію дизельним двигуном Daimler Benz type MB 507 потужністю 800 к.с. Першим пасажирським судном на підводних крилах, що пішли в серію, став тип PT 20. З п'ятдесятих років ці судна будувалися за ліцензією "Супрамар" фірмою Rodriquez. Rodriquez почав будівництво PT 20 в 1955 році. Перший PT 20 вступив у дію 1956 року. Це судно, що отримало назву Frecia del Sole, воно використовувалося як пором через Мессинскую протоку. Воно стало першим судном на підводних крилах, яке отримало дозвіл на використання в морі. PT 20 мав водотоннажність у 32 тонни, брав на борт 72 пасажири та розвивав швидкість у 35 вузлів. З 1953 по 1971 Супрамаром була розроблена ціла серія суден на підводних крилах: PT 20, PT 50, PT 75, PT 100 і PT 150. За винятком PT 150, всі вони ставилися до судів з частково зануреним крилом. Загалом було збудовано понад двісті суден, розроблених «Супрамаром», переважно їх за ліцензією будувала фірма Rodriquez в Італії.Також кілька таких судів було побудовано «Хітачі» в Японії. У Радянському Союзі перше пасажирське судно на підводних крилах, «Ракета», вступило в експлуатацію у 1957 році. У шістдесятих роках розпочався серійний випуск пасажирських суден на підводних крилах «Метеор», «Комета», «Білорусь» та «Буревісник». У сімдесятих-вісімдесятих роках були судна «Схід», «Полісся», «Колхіда», «Циклон». У поодиноких екземлярах у шістдесятих роках були побудовані експериментальні СВК «Стріла-1» (перше в Радянському Союзі морське пасажирське СПК, 1961), «Стріла-2» (1962), «Стріла-3» (1963), СПК з підводними, що автоматично керуються. крилами проекту 1233 «Тайфун» у пасажирському варіанті (1969). Для служб суднового нагляду та рятувальних станцій у СРСР випускалися катери на підводних крилах «Волга». Пасажирські судна на підводних крилах радянського виробництва експортувалися до кількох десятків країн світу. Будувалися в Радянському Союзі та судна на підводних крилах військового призначення. На початку п'ятдесятих років вісім торпедних катерів проекту К123К було обладнано носовими підводними крилами конструкції Р. Є. Алексєєва. В 1956 побудований більш досконалий торпедний катер проекту 184 з носовим підводним крилом. У 1963—1967 роках побудовано серію з 16 сторожових катерів на підводних крилах проекту 125А, серію з 12 прикордонних катерів проекту 133 «Антарес» (1979-19?) та серію з двох малих протичовнових кораблів проекту 187. ??). У 1977 побудований Ракетний катер на підводних крилах проекту 1240 Ураган. Більшість радянських суден на підводних крилах було розроблено під керівництвом видатного інженера Ростислава Алексєєва. У розробкою судів на підводних крилах займалася фірма «В'єтнамській війні. На основі цього судна було створено цілий клас ракетонесучих патрульних суден на підводних крилах (англ. Patrol Hydrofoil Missileship (PHM) ). Перше судно цього типу "Пегасус" (Pegasus) увійшло до складу флоту США 9 липня 1977 року. Згодом «Боїнг» побудував для ВМС США ще п'ять таких судів (цей клас судів отримав назву «Пегасус», за головним кораблем). Вони прослужили до 1993 року. Ці кораблі відрізнялися швидкістю і сильним озброєнням, вони могли потопити навіть найбільші навідні кораблі. «Пегасуси» в основному використовувалися як патрульні судна для запобігання незаконному ввезенню наркотиків. Через свою швидкість вони були справжнім нічним кошмаром для контрабандистів. Окрім військових кораблів, "Боїнг" створив і цивільні судна на підводних крилах. Тип цивільних судів, створених "Боїнгом" отримав назву "Джетфойл" (Jetfoil). «Джетфойли» належать до судів із повністю зануреними крилами. Вони використовували водомети як рушій. Перші випробування "Джетфойлу" відбулися 29 березня 1974 року. Згодом було збудовано понад двадцять «Джетфойлів». «Джетфойли» були великими мореплавцями, які брали на борт від 167 до 400 пасажирів (залежно від модифікації). "Джетфойли" в основному використовуються як швидкісні морські пороми в Гонконгу, Японії, Канарських островах, Саудівській Арвії, Індонезії Великобританії та Франції (як пором через Ла-Манш). У Японії "Джетфойли" за ліцензією будує фірма "Кавасакі". Наприкінці шістдесятих років ВМС Канади було побудовано та випробувано високошвидкісний протипідводний корабель на підводних крилах, який отримав назву HMCS Bras d’Or.Bras d’Or ставився до суден на підводних крилах із частково зануреним крилом. Він розвивав швидкість до 63 вузлів (1167 км/год). Однак подальшого розвитку цей проект не отримав у зв'язку зі зміною військової доктрини Канади. Bras d’Or був виведений зі складу флоту у 1971 році. Більшість обладнання було продано. Наразі Bras d’Or знаходиться у музеї. Починаючи з кінця сімдесятих років, ВМС Італії використав шість суден на підводних крилах, що відносяться до класу Nibbio. Вони були озброєні 76-міліметровою гарматою та двома ракетами. Ці кораблі розвивали швидкість до 50 вузлів (92,6 км/год.) Поки що цей список неповний, у ньому є лише дані щодо країн СНД Оскільки технології продовжують розширювати межі інновацій, в індустрії яхтингу з'явилися судна на підводних крилах, які зробили революцію у наших уявленнях про подорожі водою. Човни на підводних крилах, завдяки своєму унікальному дизайну та інженерним рішенням, пропонують безпрецедентну потужність, ефективність та продуктивність. У цій статті ми поринемо у світ моторних та вітрильних суден на підводних крилах, вивчимо їх можливості, переваги та сфери застосування. Човни на підводних крилах - це судна, оснащені підводними крилами, які простягаються під корпусом і піднімають човен над поверхнею води, коли він набирає швидкість. Ця оригінальна конструкція мінімізує опір води та дозволяє судну досягти виняткової швидкості та ефективності. Човни на підводних крилах можна розділити на два основні типи: моторні та вітрильні, кожен з яких використовує різні джерела рушійної сили. Моторні катери на підводних крилах поєднують передові інженерні розробки і потужні двигуни, що дозволяють досягати приголомшливих швидкостей. Ці човни призначені для любителів гострих відчуттів та водних видів спорту, пропонуючи захоплюючі відчуття на воді. Піднімаючи корпус над хвилями, катери на підводних крилах зменшують опір, що дозволяє розвивати велику швидкість порівняно з традиційними катерами. Крім того, чудова стійкість та маневреність роблять їх ідеальними для таких видів спорту, як водні лижі, вейкбординг та гонки. Вітрильні судна на підводних крилах використовують енергію вітру як основне джерело рушійної сили, що робить їх екологічно чистими та економічно ефективними альтернативами. Завдяки поєднанню підводних крил та інноваційних конструкцій вітрил ці човни можуть розвивати неймовірну швидкість, суперничаючи зі своїми аналогами з механічним приводом. Підводні крила піднімають човен над водою, знижуючи опір та підвищуючи ефективність. Вітрильні судна на підводних крилах пропонують унікальний досвід плавання, граційно ковзаючи по воді та використовуючи при цьому силу природи. Щоб краще зрозуміти переваги та застосування моторних та вітрильних суден на підводних крилах, давайте порівняємо їх за декількома ключовими факторами: Індустрія суден на підводних крилах постійно розвивається, а постійні дослідження та розробки сприяють прогресу в галузі дизайну, матеріалів та технологій. Інженери та дизайнери шукають інноваційні способи підвищення швидкості, ефективності та безпеки. Крім того, інтеграція відновлюваних джерел енергії, таких як сонячні та електричні рухові системи, прокладає шлях до створення ще більш стійких та екологічних суден на підводних крилах. Моторні та вітрильні судна на підводних крилах відкрили нову еру яхтингу, поєднуючи в собі швидкість, ефективність та екологічну свідомість. Незалежно від того, чи шукаєте ви адреналінових гострих відчуттів чи спокійного плавання, судна на підводних крилах пропонують чудову альтернативу традиційним судам. Завдяки постійному вдосконаленню та прагненню до екологічності, судна на підводних крилах є ключем до відкриття майбутнього яхтингу.СУДУ НА ПІДВІДНИХ КРИЛАХ
Типи підводних крил.
Конструкції кораблів на підводних крилах.
Силова установка.
Кавітація.
Інші проблеми.
Клейтон Би., Бішоп Р. Механіка морських суден. Л., 1986
Іконніков В.В., Маскалік А.І. Особливості проектування та конструкції суден на підводних крилах. Л., 1987Підводні крила
Пристрій
Крила
Двигун та рушій
Історія
Поява суден на підводних крилах
Швейцарія
Радянський Союз
Сполучені Штати Америки
Канада
Італія
Використання, розповсюдження
Виробники
також
Посилання
Човни на підводних крилах
Розгадка майбутнього яхтингу: Силові та вітрильні човни на підводних крилах
Вступ
I. Поняття судах на підводних крилах
ІІ. Силові катери на підводних крилах: Вивільнення швидкості та продуктивності
ІІІ. Вітрильники на підводних крилах: Використання сили вітру
IV. Порівняльний аналіз: Силові та вітрильні судна на підводних крилах
V. Досягнення технології суден на підводних крилах: Погляд у майбутнє
Висновок