«Прогресс» на крыльях

Для повышения скорости своих мотолодок многие владельцы монтируют на них подводные крылья различных конструкций. На практике многие варианты не удовлетворяют основным требованиям, предъявляемым к крыльевой системе. Для относительно тяжелых «Прогрессов» необходимо полностью устранить основные недостатки, присущие обычным крыльям:

1) затрудненность выхода на крылья при углах атаки, соответствующих достижению максимальной скорости движения;

2) ограниченная проходимость, особенно при подходе к берегу; опасность плавания в малоизвестных водоемах;

3) чувствительность к центровке мотолодки;

4) неудобство обслуживания крыльев, трудность очистки их от зацепившихся предметов и обрастания.

Эти недостатки почти полностью удается избежать, если сделать крылья подъемными, с регулируемыми во время движения углами атаки. Следует отметить, что изготовить и отрегулировать подобный крыльевой комплекс довольно сложно. Однако, как показала практика, наличие подъемных устройств, позволяющих за 2 — 3 минуты перейти с глиссирующего режима плавания в крыльевой и наоборот, без потерь ходовых качеств «Прогресса» при плавании на волнении и механизма регулировки угла атаки в движении для многих водномоторников представляет большой интерес (вариант 1). Для владельцев «Прогрессов», не располагающих достаточной технической базой ниже приводится описание схемы с глубоко погруженными крыльями без ручной регулировки углов атаки на ходу (вариант 2). Вариант 1.

Форма заднего крыла в предлагаемом варианте (автор Г. Гонченко) была выбрана с таким условием, чтобы крыло можно было в поднятом положении спрятать за транец, а в рабочем — сохранить невозмущенный поток, необходимый для нормальной работы гребного винта. Схема установки приведена на рис. 16.

Переднее крыло стреловидной формы с размахом 1108 мм и приваренными подкрылками, которые при движении идут над поверхностью воды и при встрече с попутной волной противодействуют зарыванию мотолодки (рис. 17).



Благодаря механизму изменения угла атаки крыла, для выхода на крыльевой режим при полной загрузке достаточно 15—20 метров. После выхода с помощью рукоятки крыло возвращается в исходное положение, при котором угол атаки соответствует максимальной скорости движения. Угол атаки заднего крыла после подбора оптимального значения изменяется очень редко; им, в основном, компенсируется нарушение центровки мотолодки. Для устойчивости на курсе в крыльевом режиме и уменьшения радиуса циркуляции по центру приваривается «перо», которое значительно улучшает управляемость мотолодки. Без «пера» лодка плохо слушается штурвала, а при повороте нужно снижать скорость. Радиус циркуляции после установки «пера» при скорости 50 км/час составляет около 100 м. При подходе к берегу поднимается только переднее крыло, на что достаточно 10 секунд. Стреловидность крыла частично избавляет от налипания водорослей.

Регулируемый угол атаки позволяет мотолодке двигаться на крыльях в широком диапазоне скоростей — увеличение угла и уменьшение оборотов двигателя дает минимальную скорость и, наоборот.

Увеличить или уменьшить угол атаки крыльев можно во время движения, вращая рукоятки, расположенные под углом крепления штурвала (рис. 18,19). Произвольное изменение углов атаки исключается самоторможением винтовой передачи.



Благодаря тому, что крылья подъемные, можно причаливать практически к любому берегу, а во время стоянки у берега с мягким грунтом крыло при желании можно опустить: врезаясь в грунт, как нож бульдозера, оно надежно удерживает мотолодку. Заднее крыло (рис. 20, 21) в случае необходимости, поднимается выше уровня днища, что позволяет мотолодке двигаться в глиссирующем режиме, а также проходить заросшие водоемы и участки с неизвестными глубинами.



С винтом диаметром 240 мм (шаг 410 мм) с одним человеком и 130 кг груза скорость составляет 70 км/час; с винтом диаметром 240 мм (шаг 380 мм) с пятью человеками на борту и 130 кг груза — 62 км/час (во всех случаях использовался мотор «Вихрь-30). При установке на лодку мотора «Нептун-23» со штатным полированным винтом с тремя человеками на борту — 55 км/час.

Мотор крепится на выносном кронштейне, транец при этом дополнительно подкрепляется; глубина погружения винта не регулируется: мотор в крыльевом и глиссирующем режиме имеет постоянную высоту крепления на транце. При движении на крыльях кавитации не наблюдается.

При плавании в крыльевом режиме необходимо внимательно следить за оборотами двигателя, так как не исключена возможность превышения допустимого числа оборотов и выхода двигателя из строя. Вариант 2.

Предлагаемая крыльевая система (автор В. Вейнберг), состоящая из носового и кормового глубоко погруженных крыльев, пересекающих свободную поверхность воды, обладает более высокими мореходными качествами, чем предыдущая система, но увеличивает габаритную осадку по носовому крылу примерно на 200 мм. Возможность саморегулирования возникающей на крыльях подъемной силы за счет изменения их погруженной площади при изменении нагрузки лодки позволяет зачастую обходиться без ручной регулировки угла атаки крыльев на ходу. Это позволило упростить узлы крепления крыльев к корпусу. Однако, невозможность дистанционного управления углами атаки отрицательно сказывается на скоростных качествах лодки и в первую очередь на продолжительности выхода на крылья.

Данная система разработана для лодки «Прогресс». При ее установке на другие лодки следует выдерживать соотношение расстояний от ЦТ лодки (с расчетной загрузкой) до носового и кормового крыльев в пределах 1,1 — 1,25. Для «Прогресса» это соотношение должно быть равно 1,13.

Использование V-образного носового крыла (рис. 22) в этой схеме существенно повышает прочность конструкции, а это позволяет делать крылья из легкого и технологичного сплава АМг-5.



Материал — АМг-5. Вес около 15 кг. Допуски: по толщине профилей ± 0,2 мм; по основным размерам деталей и крыла в целом стрелка прогиба плоскостей крыла ± 0,2 мм; на углы закрутки сечений крыла и стоек ±15'.

Профилированные поверхности крыла и стоек полировать.

Обработка плоскостей сегментного профиля может производиться фрезерованием или строганием полосы по заданным ординатам с оставлением соответствующих припусков на ручную обработку (опиловку, шлифовку и полировку с постоянной проверкой профиля по шаблонам). В связи со значительным размахом носового крыла потребуется использование станка с большим размером стола; как выход из положения можно допустить изготовление носового крыла из двух частей длиной около 500 мм с последующей сваркой.

Для упрощения и уменьшения станочных работ можно использовать и такой способ. Лист размером 1000x900 толщиной 12 мм на гибочных вальцах изгибают по цилиндру с наружным диаметром 460 мм. Затем, разрезав цилиндр по образующим на полосы шириной 150 мм, проверив прямолинейность, а в случае необходимости — отрихтовав, к внешней стороне каждой полосы крепят на прихватках отрезки швеллера № 10 длиной 400 мм для возможности обработки плоской нагнетающей поверхности крыла на станке (рис. 23).



Сборку следует производить на ровной плите, обеспечивая строгую прямолинейность и горизонтальность заготовки. Заготовка устанавливается параллельно кромке стола фрезерного или строгального станка и производится сразу чистовая обработка нагнетающей плоскости, входящих и выходящих кромок профиля. Обработка верхней профилированной поверхности производится уже только вручную по металлическому шаблону, изготовленному с допуском ±0,1 мм.

Обработанные по профилю заготовки правятся и проверяются на прямолинейность по длине и отсутствие закрутки плоскостей в соответствии с допусками, указанными на чертеже (рис. 24).



Обработка заготовок стоек несколько проще, так как выполняется на меньшей длине и допустимы более значительные отклонения по профилировке.
Сборку крыльев следует производить в кондукторе, который можно изготовить из деревянных брусков с обязательным обеспечением высокой жесткости и необходимой точности заданных размеров (рис. 25).



Предварительно надо откорректировать установочные размеры носового крыла, приведенные на чертежах, по корпусу лодки — проверить совпадение основных размеров, формы крыла и обводов корпуса. При обнаружении какой-либо несогласованности она устраняется пригонкой кондуктора.

После такой проверки кондуктора следует приступать к сборке крыла — изгибать стойки, торцы плоскостей и стоек подгонять под сварочные работы.

Поверхности крыльев и участков стоек, находящихся в воде, следует сразу после подгонки по кондуктору отшлифовать и отполировать. Выполнять обработку этих деталей по отдельности гораздо проще, чем конструкции в целом; после сварки надо шлифовать только небольшие участки в районе швов.

Сварку надо выполнять за несколько проходов и чередуя проходы с одной и другой стороны шва, чтобы уменьшить разогрев и исключить возможные сварочные деформации, вызывающие отклонения размеров конструкции.

Для упрощения доводки профиля и поверхности крыльев и стоек полировку можно заменить окраской с предварительной шпаклевкой поверхностей. Следует иметь в виду, что для этого должны применяться только высококачественные материалы. Вполне приемлемые результаты дает применение автомобильных лакокрасочных материалов и технологий.

Носовое крыло крепится на лодке при помощи верхних — палубных кронштейнов с эксцентричными втулками и двух нижних упоров стоек, расположенных на бортах выше скулы в районе шп. 1-2а.

Эксцентричные втулки верхних кронштейнов устанавливаются на текстолитовых прокладках толщиной 1 мм, необходимых для того, чтобы исключить «прикипание» втулок при коррозии. Листовой текстолит можно заменить фторопластом или капро-лоном. После полной затяжки болтов втулки должны вращаться в кронштейне довольно туго. Риски на торце фланца втулки служат для контроля изменения углов атаки во время эксплуатации лодки. Поворот эксцентричной втулки на 15° соответствует изменению угла установки крыла около 20', а поворот на 180° — изменению угла установки на 2,5°. Ключ для регулировки углов атаки носового крыла изображен на рис. 26.



Собрав верхние узлы крепления так, чтобы эксцентричные втулки были повернуты в нос на 30° от верхнего положения осей поворота крыла, их следует закрепить в отверстиях стоек и выставить крыло на шп. 1. Стойки крыла должны проходить у планширя и по борту с минимальным зазором. Разметив и просверлив в кронштейнах отверстия под винты крепления, нужно просверлить по одному отверстию в палубе (ближе к ДП), чтобы «наживить» кронштейны. Устанавливая выравнивающие прокладки, например из фанеры, нужно добиться горизонтальности оси поворота крыла.

Для выравнивания площадок под кронштейнами (на высоту прокладок) можно использовать бужировку. Размешав в эпоксидной смоле древесные опилки, нужно нанести слой этой массы толщиной 5—10 мм и, прижав кронштейны установочными болтами, выровнять клинышками их площадки. После отверждения смолы надо просверлить остальные отверстия в палубе и установить винты крепления кронштейнов.

Для изготовления и установки нижних упоров крыло необходимо установить под начальным углом атаки. Протянув шнурок параллельно ДП, от среза транца под стойкой носового крыла, нужно повернуть его так, чтобы расстояние от носовой кромки крыла до шнурка, касающегося кормовой кромки плоскости, было равно 8 мм. В этом положении крыло временно фиксируется. Этот угол установки будет соответствовать углу атаки крыла 2° при расчетной посадке лодки во время движения на крыльях.

Из полосы 100x600 толщиной 3 мм нужно вырезать и согнуть по месту подкрепление упора, а также изготовить по месту упорную и ограничительную планки. В районе упорной планки из соснового бруска нужно вырезать заполнитель; снизу — между бортом и подкреплением — плотно подогнать заполнитель и закрепить его шурупами. Стойка крыла должна легко выходить из упора при откидывании крыла в нос и жестко удерживаться упором при крайнем кормовом положении. Аналогично устанавливается упор на второй стойке.

В кормовом положении крыло должно удерживаться пружинами; для этого вполне подходят обычные дверные пружины. Один конец пружины крепится за простейший обушок, закрепленный на планшире в корму от крыла, другой — за винт на стойке крыла (при подъеме крыла этот конец переносится на проточку на оси поворота).

После того как все узлы крепления крыла будут поставлены на место, следует установить рычаг подъема крыла. Поворотом эксцентриков углы установки крыла уменьшаются до крайнего положения, размечаются и сверлятся отверстия под заклепки крепления рычагов к стойкам (поперечина рычага при этом должна быть прижата к палубе).

В поднятом положении крыло удерживается тросиком со скобой, который крепится за поперечину рычага и центральную стойку стекла или за швартовные утки.

Установка крыльев на лодке с подвесным мотором всегда требует некоторого увеличения заглубления гребного винта. Добиться этого, уменьшая высоту транца, на серийной лодке сложно, поэтому использование Г. Гонченко (вариант 1) выносного кронштейна сохранено и в данной схеме. На этом кронштейне, обеспечивающим заглубление оси гребного винта на 80 мм больше, чем при стандартной высоте транца, и устанавливается кормовое трапециевидное глубоко погруженное крыло.

Как и для носового крыла, принятая конструкция узла крепления позволяет установить и мало погруженное кормовое крыло, используемое в варианте 1.
Кронштейн (рис. 27) изготовляется из легкого сплава марок АМг-5 или Д16Т. можно сделать его клепаным или сварным (сварка позволит существенно упростить конструкцию).



Транцевый лист, подкрепленный угольником и мощной сосновой подмоторной доской, сверху для усиления имеет отгиб, охватывающий рабочую кромку доски; это одновременно обеспечивает хорошую страховку мотора при возможном ослаблении струбцин. Транцевый лист крепится к транцу лодки двумя боковыми листами и двумя нижними бракетами. На боковых листах до сборки устанавливаются планки вертикальных пазов, по которым должны свободно скользить головки нижних упорных винтов стоек крыла. Нижние упорные планки устанавливаются при сборке кронштейна, верхние — окончательно крепятся при установке крыла. Собранный кронштейн крепится на транце лодки болтами М6, причем места сверлений под болты следует согласовать с расположением набора транца лодки. Для обеспечения водонепроницаемости болты желательно загерметизировать.

Изготовление кормового крыла принципиально не отличается от изготовления носового. Поскольку профили одинаковы, заготовки для обоих крыльев делаются одновременно.

Готовое крыло (рис. 28) крепится на кронштейне нижними упорными винтами (на стойках), скользящими по пазам при подъеме крыла, и штырями, входящими в отверстия верхних скоб.



Материал — АМг-5. Недостающие размеры, технические требования к изготовлению и обработке аналогичны носовому крылу.
На верхних концах стоек устанавливаются эксцентриковые регулировочные втулки (подобные имеющимся на носовом крыле), которые обеспечивают изменение углов установки кормового крыла на 4° (рис. 29).


Втулки должны проворачиваться в стойках достаточно туго, чтобы не было произвольного изменения угла под нагрузкой — при ходе на крыльях: усилие на рукоятке ключа при их повороте должно быть не менее 8—10 кгс. Необходимая посадка втулок обеспечивается подбором толщины прокладок.

Положение нижних упорных винтов на стойках находится при установке крыла на лодку. Развернув эксцентрики так, чтобы отверстия для штырей были в верхнем положении, крыло закрепляют под начальным углом установки. Этот угол определяется следующим образом: каждая из наклонных плоскостей всей своей поверхностью должна касаться нити, протянутой над стойками от кормового до носового крыла, а расстояние (по высоте) от носовой кромки кормового крыла до нити, протянутой в ДП между кормовыми кромками носового и кормового крыльев, должно составлять около 8 мм.

При этом положении крыла размечают отверстия в стойках под нижние упорные винты (между головками винтов и нижними упорными планками пазов надо сохранить зазор 2—3 мм). Установив упорные винты и заведя их в пазы кронштейна, следует разметить отверстия в стойках, предназначенные для фиксации крыла в поднятом положении. Разметку рекомендуется производить следующим образом: вынув штыри из скоб и вставив их в отверстия на верхних концах стоек, поднять крыло в крайнее верхнее положение и через отверстия в скобах на стойках разметить отверстия диаметром 10,2 мм для штырей. В эксцентриках просверлено по два отверстия диаметром 10,2: одно из них служит для установки штыря, а другое используется для поворота эксцентрика ключом (рис. 30) при изменении углов атаки. При перестановках крыла не допустимо путать эти отверстия.



Перед спуском на воду следует еще раз убедиться в правильности расположения и надежности крепления крыльев. Первый выход нужно делать, приняв начальные углы установки крыльев. Необходимо обратить внимание на отсутствие «закрутки» плоскостей крыльев и симметричность углов установки.

Обычно катер с правильно изготовленными крыльями быстро выходит из воды и легко движется на крыльях; при этом требуется лишь небольшая доводка (подбор оптимальных углов атаки) для получения устойчивого движения во всем диапазоне скоростей. Уточнив углы установки крыльев, необходимо всесторонне испытать судно: установить его скоростные, мореходные и маневренные качества, убедиться в полной безопасности плавания на нем.

Водоизмещение катера должно при этом соответствовать расчетному. Во время испытаний на нем не должно быть лишних пассажиров: для управления и наблюдения достаточно двух человек. Загрузка регулируется с помощью балласта, размещаемого и надежно закрепляемого на штатных местах пассажиров. Рекомендуется для контроля взвесить катер и определить положение его ЦТ по длине.

Во время испытаний необходимо соблюдать следующие правила:

— первые выходы следует проводить при тихой погоде, проверив исправность двигателя и систем управления;

— все участники испытаний должны уметь плавать и иметь индивидуальные спасательные средства;

— загрузка катера должна быть такой, чтобы крен на плаву не превышал;

— перед началом разгона лодки необходимо убедиться, что путь свободен и нет опасности внезапного появления на курсе других судов, плавающих людей и предметов; нельзя проводить испытания в местах скопления других судов и буйков, в непосредственной близости от пляжей, на узких и мелководных фарватерах, в местах, засоренных топляками, мусором;

— набор скорости необходимо производить постепенно; перед каждым новым увеличением скорости хода необходимо убедиться в нормальной работе рулевого устройства и достаточной устойчивости лодки на прямом курсе и при маневрировании; при опасных явлениях (внезапно увеличивающийся крен, зарывание корпуса, потеря устойчивости на курсе и управляемости) скорость хода необходимо уменьшить и выяснить причины, вызывающие эти явления.

При испытаниях могут наблюдаться несколько характерных ситуаций.

1. Лодка не выходит на крылья (она должна выйти сначала на носовое, а затем на кормовое крыло). Причиной может быть малый угол атаки носового крыла. Необходимо попробовать изменить центровку или, если это не дает результатов, постепенно (по 15-20у) увеличить угол установки носового крыла; одновременно можно несколько — на 10-20' — уменьшить угол установки кормового крыла. Угол атаки носового крыла следует подобрать так, чтобы лодка легко выходила и устойчиво двигалась на нем с дальнейшим увеличением скорости.

2. При продолжении разгона лодка, идущая на носовом крыле, не выходит на кормовое. Устранить этот недостаток можно, увеличивая угол установки кормового крыла. Если при этом лодка перестанет выходить на носовое крыло, следует увеличить и его угол атаки.

3. После выхода на крылья их погружения отличаются от расчетных (стойки носового крыла должны выходить из воды на 20-30 мм, концы плоскостей кормового крыла — на 80-100 мм). Уменьшение погружения крыльев крайне нежелательно, так как может привести к опасному снижению поперечной остойчивости мотолодки. Для регулировки погружения крыльев их углы атаки следует постепенно (по 10') увеличивать или уменьшать.

4. При разгоне наблюдается плавное увеличение погружения носового крыла. Угол атаки носового крыла следует увеличить, а кормового — уменьшить. Если появляются резкие провалы — угол атаки носового крыла чрезмерен, что приводит к срывам потока и потере подъемной силы. Для ликвидации провалов угол атаки носового крыла следует уменьшить, а кормового — увеличить.

5. При выходе на крылья появляется небольшой крен. Чтобы лодка шла без крена, надо увеличить на 5-10' углы атаки крыльев со стороны крена или уменьшить на ту же величину с противоположного борта.

После того как удалось добиться устойчивого движения на крыльях при полной скорости и расчетном водоизмещении, следует провести аналогичные испытания лодки — при выбранных углах атаки и с подбором их оптимальных значений — при других нагрузках (выбор оптимальных условий движения может выполняться и при помощи изменения центровки лодки по длине).



Рекомендуется составить таблицу оптимальных углов установки крыльев в зависимости от нагрузки, и в дальнейшем пользоваться ею во время повседневной эксплуатации лодки.

После испытаний для выбора углов установки крыльев следует провести комплекс маневренных и мореходных испытаний, чтобы объективно и всесторонне оценить эксплуатационные возможности лодки.

Испытания являются одновременно и проверкой прочности крыльевого устройства. После мореходных испытаний лодку и крылья необходимо тщательно осмотреть. При обнаружении поломок, трещин и деформаций следует выяснить причины их появления и усилить конструкции соответствующего узла.

Только после проведения всесторонних испытаний катер можно считать пригодным к эксплуатации. Следует помнить, что при плавании на крылатом судне необходимо повышенное внимание к обеспечению безопасности. Особенно опасны встречи с плавающими предметами и посадка на мель. Удар на скорости 50 км/час приводит не только к поломке крыльев или опасному крену и заливанию лодки, но и к резкому смещению грузов и пассажиров.

Мгновенная остановка на такой скорости равносильна удару при падении с четвертого этажа.

Следует предупредить водномоторников, решивших оборудовать свой катер крыльями, еще об одной опасности. Из-за повышенных скоростей такой мотолодки подвесной мотор со стандартным гребным винтом неминуемо будет развивать обороты значительно больше номинальных, а это обязательно приводит к серьезным поломкам двигателя. На рис. 31 приведен чертеж винта для мотора «Вихрь», который позволит избежать этой опасности.

Средний шаг этого винта увеличен по сравнению со стандартным на 20%. Для предотвращения подсасывания воздуха к винту шаг винта сделан радиально-переменным. Для упрощения технологии винт рекомендуется делать двухлопастным из стали. При изготовлении из легкого сплава толщины сечений лопастей винта должны быть увеличены в 1,5 раза. Такой винт особенно необходим при эксплуатации лодки при неполной загрузке или в двухмоторном варианте.