Модель на подводных крыльях - парусный катамаран, hydrofoil

Volmir

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.
9 days later
Volmir

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 😃)

Volmir

Добавил дополнительные плоскости (цифра “1”) и два боковых крыла (цифра “2”).

Цель установки плоскостей - увеличивать подъемную силу. Предназначение дополнительных крыльев - так же генерировать подъемную силу + обеспечивать боковую устойчивость в движении (препятствовать опрокидыванию модели вбок).

Демонстрация того, как именно наклонены крылья относительно направления движения модели.

Предполагаю, что данного количества плоскостей (подводных крыльев) точно хватит для того, чтобы катамаран “полетел”. Судя по достигнутой ранее скорости под парусами (оценил бы ее в 3-4 км/час при ветре в 5-7 м/с) - рассчитываю, что получится осуществить “взлет” (движение над водой на подводных крыльях) на скорости в 3 км/ч. Выдаваемой мощности парусами должно быть достаточно (и даже - с небольшим запасом) - сужу об этом по предыдущим испытаниям.

Количество генерируемой подъемной силы должно хватить для перекрытия силы тяжести (масса катамарана равна примерно 600-650 граммам).

Боковую устойчивость (заваливание вбок, устойчивость от опрокидывания) должны обеспечить боковые крылья.

Теоретические предположения свои я озвучил. А что покажет практика - увидим 😃 Жду ветра - но на ближайшие дни по прогнозу штиль (ветер 1-2 м/с максимум).

Volmir

Канал с видео (от британцев), которые, похоже, добились совершенства в конструкции подобных катамаранов. По крайней мере, они только видео выкладывают на протяжении 13-ти лет.

Volmir

Нашел статью, где описывается теория того, как настраивать подводные крылья: углы разные, наклоны, требования и т.п. Так же описывается процесс выхода судна на устойчивое движение на подводных крыльях: что за чем происходит и как этого добиться (путем установок и настроек). Мега полезные данные (для тех кто такие модели строит)!

EXPERIMENTATOR1970

Владимир, ссылку на статью скиньте, пожалуйста.

Volmir

Статью я привел в виде четырех сканов (из старого журнала) в предыдущем сообщении. В электронном виде (текст) ее (статьи) нет, насколько я понимаю.

Судя по упоминаемым датам, стилистике, оформлению - это вырезки из специализированного журнала 70-х годов (первоисточник мне не известен). Сами сканы-изображения я нашел на одном из форумов в Интернете (без ссылки на источник).

Volmir

Провел испытания, удалось сфотографировать вблизи то, как именно катамаран скользит на подводных крыльях:

К сожалению, при этом я тащу его за веревку вперед. При помощи парусов такого эффекта пока достигнуть не удалось 😃

Выводы по результатам сегодняшних испытаний:

  • я перенасытил конструкцию крыльями. Их реально много! Настолько много, что они банально тормозят катамаран в движении. Силы парусов не хватает для обеспечения движения такого количества крыльев.
  • были проблемы с центровкой: модель все время норовила привестись к ветру. Исправляется размещением подводных крыльев в ЦП (центре парусности).
  • подъем катамарана на крыло (в текущей конфигурации, при тяге за веревку вперед: типа как на поводке) происходил уже на скорости 2-3 км/ч. Т.е. количество крыльев надо уменьшать.

Планы на будущее - переделка модели:

  • кардинальное уменьшение массы (буду срезать и удалять все лишнее, в основном - фанеру; сверлить отверстия для облегчения и т.п.).
  • смещение точку крепления передних крыльев ближе к ЦП (центру парусности).
  • уменьшение площади подводных крыльев.
  • изменение угла поперечного наклона крыльев до 35-40 градусов (сейчас - 30 градусов). Цель - повысить поперечную устойчивость.
  • установка продольных углов наклона крыльев в 1 градус - для кормы, и 4 градуса - для носа (сейчас - 2 и 5 градусов соответственно). Цель - облегчить движение модели на этапе разгона; добиться поднятия носа первым, а кормы - уже следом, после.

Общая идея: создавать подъемную силу при малой площади крыльев и их оптимальном угле атаки. А не за счет большой площади крыльев при малой скорости - как я делал ранее.