Search in topic

Модель на подводных крыльях - парусный катамаран, hydrofoil

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).

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.

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)!

Владимир, ссылку на статью скиньте, пожалуйста.

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).

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.

Неплохо бы ещё придать профиль крыльям.

Неплохо было бы придать профиль крыльям, согласен.

А какую технологию и материалы для этого можно использовать? Металл, композиты (углепластик/стеклопластик), фанера? Что-то иное?

Самый простой, хотя и немного трудоёмкий способ, это придать профиль заготовке из дюралюминия. modelist-konstruktor.com/…/krylya-pod-parusom modelist-konstruktor.com/…/s-parusom-na-gidrokryle

В этих статьях можно посмотреть технологию.

Переделал модель:

• вынес задние крылья далеко назад (на отдельных креплениях)
• немного удлинил корпус (добавил маленькие поплавки сзади)
• сделал передние крылья двойными (увеличиваем подъемную силу + уменьшаем боковое сопротивление)
• углы установки подводных крыльев: 2° - задние, 4° - передние.

В этот раз обращал внимание на три параметра:

1. Центр парусности
2. Центр бокового сопротивления
3. Центр масс (центр тяжести)

То, как я вижу расположение этих точек приведено на фотографии. До этого центр парусности находился позади центра бокового сопротивления. Соотв. модель приводилась к ветру (а не двигалась по прямой).

Особых надежд на очередные испытания нет. Масса модели велика (для взлета над водой). А кардинальные переделки приведут к разрушению каркаса, либо - слишком сложны чтобы их воплощать. Проще получить необходимые знания (о соотношении частей модели и их взаимном расположении) - и воплотить задумку в новой концепции.

Еще немного ракурсов:

Кстати, я установил на смартфон программу для визуализации угла - и выставляю наклон крыльев по ней. До этого - пользовался бумажными шаблонами.

Сдаётся мне что задние поплавки как тормоз будут работать?

Сдаётся мне что задние поплавки как тормоз будут работать?

Да, скорее всего задние поплавки будут работать как тормоз. Делал их я для проверки баланса и соотношения частей, в первую очередь.

В противном случае нужно было бы демонтировать текущие два корпуса, создать новые и установить их. Это на порядок больший объем работы.

Данный проект завершен.

Удалось добиться многого, но - само движение (“полет” над водой за счет силы ветра) получить не удалось.

Зима плавно наступила, водоемы уже недоступны для запуска парусников. Есть так же небольшая усталость (пресыщение, выгорание) именно по отношению к этой модели. Как мне кажется, я выжал из этого проекта все, что мог (и даже - немного больше). Самым сложным для меня было понять, как именно судну на подводных крыльях обеспечить устойчивое и стабильное движение.

Если и продолжать задуманное - то уже в следующем сезоне и на базе другой модели.

есть предположение,
что необходим некий механизм изменяющий угол установки крыла в зависимости от глубины погружения.
может не всего крыла, хотя бы его части.
второй вариант, изменение скорости модели в зависимости от глубины погружения.

есть предположение, что необходим некий механизм изменяющий угол установки крыла в зависимости от глубины погружения.

Сама модель (“правильно” сделанная) в движении себя балансирует (двигается устойчиво, подруливает в вертикальной плоскости, погружается/подымается, реагирует на сбивающие порывы ветра и волн и т.п.). Это сложно описать (надо достаточно глубоко погружаться в теорию такого движения и расположение, наклон, форму и количество подводных крыльев).

Варианты с внешним механизмом (изменяющим угол установки крыла, типа - радиоуправление) - это продолжение описанного выше. Это уже - микрооптимизация в движении (когда общая схема устойчива и стабильна, и все что требуется - это микрокорректировки для небольших выигрышей в скорости/стабильности).

Лично для меня цель - это добиться общей устойчивости и равномерного движения модели. Об оптимизации речь пока не идет.

(изменяющим угол установки крыла, типа - радиоуправление)

речь не о управляемом по радио. в зависимости от скорости, подъемная сила крыла меняется.
речь идет о механизме изменяющем угол установки крыла или его части в зависимости от глубины погружения крыла.
задача сохранение клиренса на разных скоростях.

и равномерного движения модели.

скорость зависит от ветра, от скорости зависит подъемная сила

речь идет о механизме изменяющем угол установки крыла или его части в зависимости от глубины погружения крыла.

Да, я видел примеры таких механизмов (как управляемых извне, человеком; так и варианты самобалансировки модели в движении).

скорость зависит от ветра, от скорости зависит подъемная сила

Верно. Есть влияние скорости движения модели на генерируемую ею подъемную силу. Так как, банально, подъемная сила зависит от этой скорости. Что с этим делать? Как это использовать? (я серьезно 😃 )

Я мыслю немного проще: успехом для меня будет автономное и стабильное движение модели в рамках определенного диапазона скорости ветра, галса и пройденного расстояния.

Говоря еще проще - я посчитаю удачей (100% достижением моей цели) если модель сможет проделать следующее: при скорости ветра 5-8 м/сек пройдет (относительно прямолинейно и стабильно, на подводных крыльях) курсом бакштаг или галфвинд расстояние в 6-8 метров.