Система воздушных крыльев

Разработка системы подводных крыльев

Катера, жестко-надувные и воднотранспортные лодки Hysucat соединяют в себе лучшие характеристики однокорпусных катеров и катамаранов. Хотя по своим параметрам они больше напоминают однокорпусники, по своей сути это судна на воздушных подушках — лодки с динамическим принципом поддержания. На высокой скорости лодка поднимается над водой, и её опора приходится на центральный корпус; боковые же корпуса играют роль стабилизаторов. Такой принцип уменьшает площадь смоченной поверхности, что делает судно производительнее, быстрее и позволяет ему работать на менее мощных двигателях, чем однокорпусник эквивалентного размера.

Базовый принцип лодок Hysucat — система подводных крыльев между боковыми корпусами. Она состоит из основного крыла, расположенного возле центра тяжести судна на уровне киля, и двух малых крыльев на корме. Во время путешествий крылья создают подъемную силу, которая приподнимает катамаран над водой. По сравнению с однокорпусниками, создаётся меньшее сопротивление, обеспечивается устойчивость самого судна и курса его движения.

Лодки Hysucat в сравнении, например, с лодками с V-образным корпусом менее требовательны к мощности двигателя и экономично расходуют топливо. Система крыльев существенно снижает килевую и вертикальную качку, в результате судно идет мягко и плавно даже при сильных волнах. Подобные мореходные качества уникальны и не имеют аналогов среди конкурентов. Лодка на протяжении всей прогулки не подвергается особому влиянию волн и остается устойчивой. Даже большие дистанции в суровых погодных условиях преодолеваются без каких-либо затруднений.

Лодки бренда Hysucat уникальны по своим показателям производительности. Под производительностью мы понимаем мягкость и скорость хода лодки и экономичность расхода топлива. Результаты тестов показывают, что корпуса Hysucat до 40% производительнее корпусов обычного типа. Секрет в том, что расположенные по центру подводные крылья на скорости глиссирования приподнимают корпус лодки над водой. Это уменьшает площадь смоченной поверхности корпуса, тем самым значительно снижая трение, и, соответственно, улучшая ходовые качества судна.

Снижаются энергозатраты для выхода на глиссирование, что, в свою очередь, ощутимо экономит топливо. Помимо этого, за счет меньшей нагрузки на двигатель существенно продлевается срок его службы. Именно эти показатели — более приятный и мягкий ход, более высокая скорость при меньшем расходе топлива — выделяют лодки Hysucat на фоне конкурентов.

Преимущества системы подводных крыльев

  • Высокая скорость
  • Отличная маневренность даже при сильных волнах
  • Меньший расход топлива
  • Большая дальность плавания (благодаря экономии топлива)
  • Нечувствительность к качке
  • Отсутствие брызг
  • Лучшая грузоподъемность

Устройство системы подводных крыльев

Базовый принцип лодок Hysucat — эффективная система подводных крыльев между боковыми корпусами. Система представляет собой основное крыло, расположенное чуть выше центра тяжести судна, и два малых крыла в кормовой части. Задние крылья работают как хвостовые крылья самолета: они обеспечивают горизонтальную устойчивость корабля.

Эффективность Hysucat намного выше, чем у катамарана сопоставимого размера или судна однокорпусного типа, особенно при большой нагрузке и на высоких скоростях. В 1980 году в опытовом бассейне Стелленбосского университета были проведены испытания модели Hysucat. Первый же тест показал снижение сопротивления на 40% благодаря системе крыльев. Это открытие привело к созданию исследовательского проекта, а затем бренда Hysucat, и с тех пор эти технологи постоянно улучшаются и непрерывно оптимизируются.

Основное подводное крыло Hysucat расположено в центре лодки и поддерживается двумя меньшими крыльями в кормовой части. Подводные крылья создают подъемную силу, которая приподнимает большую часть лодки над водой. Запатентованные конструкции крыльев и корпуса также улучшают мореходность и общую стабильность судна. Поездка на Hysucat — бесподобный опыт: судно всегда остается устойчивым, не подвергается ударам волн, а это обеспечивает комфортную, более приятную поездку даже в бурном море.

Подводные крылья располагаются чуть ниже поверхности воды, параллельно корпусам, но не под ними.  Как и крылья самолёта, подводные крылья имеют обтекаемую форму, благодаря чему при перемещении в воде создается разница давлений на верхней и нижней и поверхностях. При параллельном потоке над крылом создается отрицательное давление на верхней поверхности, и положительное — на нижней. Эта разница давлений создает подъемную силу перпендикулярно потоку и лобовое сопротивление параллельно потоку. Именно на этом основана работа авиационных крыльев, пропеллерных винтов, лопастей насосов, турбин, вентиляторов и судов на подводных крыльях.

Как только лодка начинает движение, подводные крылья создают динамическую подъемную силу, которая помогает поднять всё судно, тем самым уменьшая смоченную поверхность (тяга), что обеспечивает два важных результата: меньшее сопротивление и улучшенную плавучесть. Поскольку эффективность судов на подводных крыльях значительно выше, чем у обычных судов без крыльев (однокорпусников или катамаранов), лодки Hysucat могут выдерживать больший вес на скорости при меньшей мощности.

В то время как крылья создают подъемную силу, они не позволяют корпусам полностью выйти из воды. В сочетании с уникальной динамикой корпуса, лодки Hysucat демонстрируют исключительную поворотливость и обеспечивают прямую и поперечную устойчивость.

Основное крыло

Основное подводное крыло располагается между корпусами катамарана. По принципу действия оно подобно любому крылу, работающему в жидкой среде. Верхняя поверхность создает область низкого давления, нижняя поверхность – область высокого давления, и масса воды, проходящая через крыло, отклоняется вниз. В результате возникает подъемная сила, которая дает лучшие характеристики корпуса. Обычно отношение подъёмной силы к лобовому сопротивлению у корпуса глиссирующего типа — 4:1, в то время как у корпуса с подводными крыльями — 20:1.

Помимо создания подъемной силы и уменьшения сопротивления, другой характеристикой основного подводного крыла (также известной как эффект поверхности крыла) является то, что подъемная сила и сопротивление уменьшаются постепенно, а не внезапно, когда крыло проходит через воду. Это обеспечивает Hysucat автоматическую стабилизацию и прогрессивный мягкий ход.

Задние крылья

Задние крылья служат для балансировки на низких и средних скоростях, и располагаются на уровне воды, помогая кораблю достигать скорости глиссирования значительно быстрее любого другого судна. Кроме того, по мере увеличения скорости увеличивается угол атаки корпуса на воду, что значительно сокращает необходимость регулировки двигателя на высокой скорости; на высокой же скорости задние крылья движутся на поверхности воды, и их подъемная способность отключается, таким образом, сопротивление не создается.

Как правило, подводные крылья надежно устанавливаются между корпусами катамарана и встроены в килевую часть корпуса как можно глубже: они должны быть погружены в воду, но не ниже киля. А так как они не выступают под корпусом, они не могут быть шире аэродинамической трубы.

Встраивание подводных крыльев Hysucat повышает функциональность без каких-либо эстетических ограничений. Расположение крыльев имеет решающее значение для достижения правильной динамической устойчивости (центра тяжести). Это соединяет все компоненты корпуса, основного и задних крыльев в единую комбинацию.

Кроме того, последние усовершенствования конструкции корпуса Hysucat улучшили его мореходность и поведение в суровых условиях на воде. В сочетании с новой системой крыльев и улучшенной амортизацией, новые лодки Hysucat значительно превосходят все суда аналогичных размеров. Вне зависимости от количества пассажиров на судне, возникновение морской болезни сводится к минимуму.

Система подводных крыльев выдерживает максимальную нагрузку на максимальной скорости, частично приподнимая катамаран над водой. Корпуса принимают частичную нагрузку, чтобы обеспечить достаточную продольную, поперечную и курсовую устойчивость. На низких скоростях вес лодки в основном поддерживается подъемной силой, в то время как на высоких скоростях динамические силы принимают большую часть нагрузки, а подъемная сила невелика.

Величина этих физически разных компонентов подъемной силы сильно зависит от скорости. Это оказывает сильное влияние на стабильность динамической длины лодок Hysucat, что компенсируется особым расположением крыльев по длине судна.

Подводные крылья в конструкции Hysucat имеют гораздо более низкое соотношение сопротивления и подъемной силы, чем сами корпуса катамарана. Таким образом, крылья переносят нагрузку гораздо эффективнее. Комбинация корпуса с крыльями приводит к созданию судна с отношением подъёмной силы к лобовому сопротивлению между корпусом и крыльями. Такой гибрид гораздо эффективнее обычного катамарана. Чем больше подъемная сила у крыльев, тем легче будет поведение корпусов и тем меньше будет их сопротивление. Хорошо спроектированные суда на подводных крыльях обладают очень низким коэффициентом аэродинамического сопротивления: от 0,03 до 0,5 в зависимости от погружения.

Подъемная сила крыльев постепенно уменьшается, когда судно движется с ускорением. Так называемый эффект поверхности предотвращает вылезание крыльев из воды на большой скорости. Крыло работает при определенном погружении, при котором его подъемная сила и подъемная сила корпуса соединяются, чтобы сбалансировать общий вес судна.

Судна Hysucat имеют гибкую конфигурацию сидений и дизайн пульта управления. Благодаря этому клиент может выбрать планировку из множества доступных вариантов, включая полный спектр сидений и аксессуаров из нержавеющей стали.