Модель на подводных крыльях - парусный катамаран, hydrofoil
Модифицировал парус - сделал его гафелем 😃
@SAN - спасибо за идею! 😃
Теперь уже есть надежда, что площади парусов будет более-менее достаточно для обеспечения прироста скорости модели.
Провел испытания новой версии модели. Сила ветра была порядочная: 5-7 м/с с порывами до 8-9 м/с.
Положение ЦП/ЦБС нашел оптимальное - в движении катамаран движется прямо. Площадь парусов: 1200 кв/см. Площадь швертов/килей: 100 кв/см. Соотношение парусности к погруженным поверхностям: 12:1 соответственно.
Результаты:
- бейдевинд парусник не идет (его как-бы сносит вбок).
- галфинд - идет, наиболее стабильный курс.
- бакштаг/фордевинд - идет, но при малом/среднем ветре. Во время сильных порывов ветра - зарывается в воду и хочет сделать переворот через нос.
Я столкнулся с кучей противоречий и вопросов по результатам испытаний:
- Л-образная мачта - это удобно (с одной стороны), но она не позволяет крепить жестко паруса (+ требует сложной формы с распорками в виде фермы).
- паруса жестко не закреплены - в результате ветер их загибает и скручивает как хочет: придать форму крыла им становится очень сложно. Паруса принимают не оптимальную форму.
- грот и стаксель (в данной реализации) работают сами по себе, отдельно друг от друга (набегание потока от стакселя на грот происходит лишь в очень узком диапазоне углов положений парусов).
- корпус я выбрал “скоростной” формы, малой погруженной площади и небольшого объема сечения (для быстроты хода), но на некоторых курсах (бакштаг/фордевинд) его выталкивающей/поддерживающей способности не хватает.
Конечная цель (модель катамарана “летит” на подводных крыльях по поверхности воды, воспроизведение явления “hydrofoil”) требует очень точного подгона/балансирования соотношением всех элементов модели:
- итоговой финальной массы
- материала, формы и площади подводных крыльев (создания ими подъемной силы)
- формы, положения и площади парусов (как источника движения)
- выбор объема и формы корпуса
- работ по взаимоувязке всех компонентов (и учитывание их влияния друг на друга)
- обеспечение устойчивого движения при различных скоростях (от начальной до максимальной)
- правильный изначальный выбор конструкции, наличие чертежей, материалов и проведения работ по сборке
- и т.п.
Примерное копирование (“на глазок”) не работает - слишком много нюансов. Сложность задачи достаточно велика для меня.
Аж завидую как вас зацепило
И как быстро прогрессируете
Удачи!
Решил я далее экспериментировать с текущей платформой - задумал поменять количество и тип мачт на катамаране, добавить парусов. За основу взял вот такой тип парусного вооружения:
Так же захотелось расширить используемые приемы/технологии. А именно - сделать мачты из стеклопластика, дать возможность быстро снимать/устанавливать ванты (растяжки мачт). Подверглись модернизации корпуса и форма поплавков.
В результате парусник (в текущей конфигурации) получился следующим:
Вот детали отдельных узлов:
Общая задумка следующая:
- увеличить тягу путем увеличения площади парусности.
- поэкспериментировать с соотношением площади парусов (и их формой) к площади основания парусника (точками опоры его об воду).
- запускать катамаран курсом галфвинд/бакштаг/фордевинд (на движение курсом бейдевинд я не рассчитываю при такой площади парусов и их форме).
- если тяга/скорость будут достаточные - то тогда устанавливаю на модель подводные крылья и запускаю на воду: ожидая, что катамаран выйдет на режим “полета”/“парения”.
Провел очередные испытания модели катамарана. Результаты - успешные (все что ожидал - оправдалось). Сила ветра была примерно 4-5 м/с. Увеличение площади парусности (и изменение ее формы, расположения - относительно предыдущего варианта) положительно сказалось на характеристиках (скорость, центровка, управляемость и т.п.).
Запускал модель всеми галсами:
- бейдевинд - успешно идет (хотя я и не ожидал такого результата!). Курсовой угол (между диаметральной плоскостью судна и направлением на ветер) определить было сложно, примерно “на глаз” он составлял 50-60 градусов. Скорость - достаточно резво.
- галфвинд, бакштаг - наибольшая сила тяги и наибольшая скорость (из всех испробованных сегодня). Все - как и пишут в учебниках/теории. Есть небольшие тенденции к опрокидыванию и перевороте через нос (при сильных порывах ветра) - предполагаю, это можно частично устранить удлинением поплавков (корпуса) на 1/5 - 1/4 части.
- фордевинд - идет относительно медленно, курс держит боле-менее стабильно, но иногда модель виляет вправо-влево. Паруса я поставил “бабочкой” (см. фото ниже).
Немного технических подробностей.
Вот так я закрепляю паруса и меняю им угол поворота (выдаю-вытравливаю) веревку. Сделал из двух саморезов подобие кнехтов - обматываю веревку вокруг них (как швартовы), потом - закрепляю резинкой от разматывания.
Вот так выглядит катамаран в собранном виде (для переноса и транспортировки). Помещается в пакет, весит 0.5 кг. Собирается на месте примерно за 3-4 минуты. Никакие инструменты не требуются - все на “быстросъемах” (разве что нож - обрезать нить крепления к катушке, за которую модель возвращается на берег).
Паруса установлены “бабочкой” для тестирования хождения модели курсом фордевинд.
Итоги и планы на будущее:
- модель относительно стабильна и развивает скорость, которой теоретически должно хватить для взлета на подводных крыльях (воспроизведения эффекта hydrofoil).
- буду покупать легкий алюминиевый профиль (полосу 0.9 мм ориентировочно), гнуть из него подводные крылья, устанавливать все это на модель и - испытывать.
Изготовил легкие подводные крылья (из алюминия толщиной 1 мм, 6 шт. на фото слева).
Установил их на текущую основу.
Испытал все это на воде. Результаты - смешанные. С одной стороны, есть мощная сила тяги (такая что при вытягивании катамарана назад нить в кожу пальцев врезается).
С другой стороны - поднятие на крылья не происходит. Точнее - происходит лишь частично, поднимается корма судна (и то - ненадолго). Нос - не поднимается.
Подумал, что можно два передних крыла увеличить. Создать на них больше подъемной силы - путем добавления подводной поперечной планки, соединяющей их между собой. Возможно, тогда нос так же поднимется над водой - и катамаран пойдет таки над водой (на одних подводных крыльях).
Надо бы с этими доработками до заморозков успеть (пока лед водоемы не сковал 😃)