Activity

Испытал текущую версию модели. Ветер был примерно 3-5 м/с.

Из “+” - баланс найти удалось, модель идет по ветру и против ветра.

Из “-” - при курсе бакштаг модель переворачивается. Площадь парусов (и создаваемое ветром давление) выше, нежели устойчивость модели.

Насколько я подумал, это “лечится”:

• добавлением грузов на подветренную сторону
• уменьшение площади парусов
• изменением количества (расположения) опор об водную поверхность

Из самого простого - это грузики прицепить на подветренную сторону.

Внес в модель следующие доработки:

• уменьшил площадь переднего подводного крыла/киля (-20 мм по высоте)
• увеличил площадь задних подводных крыльев/килей (+30 мм по высоте каждый)
• установил стаксель
• добавил съемные кили (см. подробности ниже)

Съемные кили - это небольшие отрезки металла, которые можно будет быстро установить/убрать с модели при испытаниях (в случае, если величины бокового сопротивления окажется недостаточно для обеспечения прямолинейного движения):

Вот еще нашел необычное решение, как люди решают проблему центровки на hydrofoil моделях. А именно - на подводные крылья внизу добавляются вертикальные отрезки, кили дополнительные. Их длину можно регулировать прямо в процессе, устанавливать/снимать во время испытаний.

Надо будет взять себе на заметку (это - как частичный ответ на мой вопрос, заданный в предыдущем сообщении).

Источник: www.stephan-brunker.de/…/hydrofoils.html

Нужна помощь (оценка со стороны).

Проверьте (подтвердите | опровергните | подкорректируйте) правильность моих рассуждений. Хочу сначала “подумать”, а потом уже браться за изменения в модели.

Суть вопроса: Что именно не так в текущей модели? Из-за чего ее приводит носом к ветру (вместо прямолинейного движения вперед). Требуется взаимная корректировка положения ЦП и ЦБС.

Теория говорит следующее (см. схему внизу):

У меня первый случай (самый левый, модель поворачивает вправо, на ветер). Причем - этот поворот делается резко и быстро, почти без какого-либо отрезка прямолинейного пути, с сильным доворотом.

Значит, паруса вынесены слишком далеко назад, либо - площадь подводных килей/рулей такова, что их центр вынесен слишком далеко вперед. Верно?

Вот фото моей модели в профиль:

Какие корректировки я хочу внести:

• уменьшить площадь (глубину погружения) переднего подводного крыла/киля
• увеличить площадь (глубину погружения) задних подводноых крыльев/килей
• сместить мачту немного вперед
• установить стаксель

Ожидаю, что это приведет к новому балансу сил (новому положению ЦП и ЦБС), которое и требуется для обеспечения прямолинейного движения модели.

Так же для примера привожу референсы (отсылки на предыдущие подобные парусники). Для сравнения, анализа, обобщения. Как по мне - то во всех них ЦП расположен очень близко с ЦБС, почти что они вокруг одной линии колеблются.

Выбрал удачный момент - испытал модель на воде. Ветер был 3 м/с (с порывами до 6-7 м/с). Модель движется по воде, не переворачивается, но - не так как ожидалось.

Вместо курса бакштаг она разворачивается на курс бейдевинд. Т.е. - носом к ветру (вместо того, чтобы быть кормой к ветру). Причина (как я понял) - неверное соотношение ЦП и ЦБС. Центр парусности смещен к корме - вот модель под ветром и поворачивает.

Второй парус (с стакселем впереди) я, к сожалению, не взял. Придется еще раз выезжать на испытания 😃 😦

При протяжке вперед (прилагая усилие спереди) - модель выходит из воды, движется на подводных крыльях.

Выводы:

• создать подъемную силу на подводных крыльях относительно легко
• уравновесить, сбалансировать тягу от парусов (чтобы получить устойчивую систему в движении) сложно.

Собрал финальный вариант парусника. В целом, он готов для испытаний на воде, к запуску в рабочем режиме. Предварительно делал погружение модели в воду (дома) - ватерлиния реальная совпадает с расчетной. Т.е. баланс веса вперед/назад, вправо/влево соблюден.

Углы настроены опять же строго по оригинальному руководству: переднее крыло - 5 градусов, задние - 2 градуса.

А это - отдельные узлы крупным планом: корпус, крепления поплавков и крыльев. Крепление сделал на винтах М3 с контргайками (в предыдущей версии были винты М4). Причина - все ради снижения веса.

Нашел так же чертеж деталей из фанеры, которые отдавал на резку (для последующей склейки/сборки).

Еще пришла такая вот мысль - если крылья (с плоской поверхностью) из алюминия не подойдут, то можно будет сделать крылья из текстолита (с выпуклой поверхностью). Текстолит в два раза меньше по плотности, чем алюминий. Т.е. будет иметь выигрыш в массе (пускай в 1,5 раза), и - выигрыш в подъемной силе (пускай, примерно в 1,3-1,4 раза).

Но - крылья из текстолита собрать намного сложнее (клеить надо). Да и обработку профиля надо делать (шлифовать-выводить). Оставлю это как запасной (альтернативный) вариант.

Вес модели в сборе получился около 240 грамм. Это в два раза легче, чем предыдущая версия! А площадь подводных крыльев - осталась такой же. Т.е. вероятность успеха - выше. Конечно, на успешность запуска влияют множество факторов (не один лишь вес). Испытания на открытой воде должны дать ответ на этот вопрос 😃

Решил продолжить создание модели, которая должна будет проплыть-пролететь над водой на парусной тяге.

За основу выбрал ту, которая описывается в статье из “Моделиста-конструктора”: “Крылья под парусом” modelist-konstruktor.com/…/krylya-pod-parusom

Вот оригинальные рисунки из журнала:

На данный момент у меня получилось создать каркас, надводные и подводные крылья 😃 Некоторые детали брал из предыдущей версии модели. Масштаб подгонял под имеющиеся у меня размеры парусов.

Конструкция корпуса задумана разборной. Для того, чтобы было удобно транспортировать модель в разобранном виде до/с места испытаний. Предусмотрено три положения установки мачты (для корректировок взаиморасположения ЦП и ЦБС в ходе испытаний).

Ничего по пропорциям я от себя не вносил - максимально копировал оригинальные размеры, данные в чертежах. Разве что добавил распорки-треугольники. Они предотвращают скручивание и пространственно связывают каркас воедино, жесткости добавляют.

От предыдущей модели осталось две мачты. На их основе я сделал два варианта парусного вооружения: грот и грот+стаксель. Опять же, это дает маневр, варианты и регулировки ЦП и ЦБС для модели во время будущих испытаний.

Фанерный каркас модели самонесущий (силовой). На него будут крепиться подводные крылья (после покраски) и пенопластовые поплавки (после их изготовления). Радиоуправления не планируется; прямой запуск.

Я посчитаю удачей (100% достижением моей цели) если модель сможет проделать следующее: при скорости ветра от 5-8 м/сек пройдет курсом бакштаг или галфвинд расстояние не менее 6-8 метров.

Т.е. поплывет относительно прямолинейно и стабильно в надводном положении; “пролетит” небольшое расстояние, опираясь на поверхность воды своими крыльями 😃

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.

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.

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.

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.

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.

Неплохо было бы придать профиль крыльям, согласен.

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

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.

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).

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)!

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.

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).

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 😃)

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.

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”.

Называют не помню как пластину с тремя отверстями, видел также в мануале по сборке Микро Меджик

Нашел как их называют: “Bowsies”

Пример такого товара на АлиЭкспресс: www.aliexpress.com/item/1005005980938215.html

Внизу плетёная для спиннинг в четыре витка, так что от талрепов отказался из-за малой длинны перемещения Так что алюминиевая планка в помощь

Хочу применить аналогичную деталь для крепления быстронастраиваемых вант/растяжек для мачты и парусов.

Можно задать несколько вопросов по данной детали:

1. Как эта деталь (прямоугольник с тремя отверстиями) называется? (чтобы найти ее в поиске, например)
2. Как ее можно сделать из алюминия так, чтобы она (с одной стороны) не скользила и держала натяжение, а с другой стороны - не перетиралась об острые грани отверстия?
3. Алюминий какой толщины вы использовали? Нить какого диаметра (и материал изготовления нити) применяли?

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.

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.

Гафель, тоже вариант, кстати. Я о нем не подумал.

Для него надо делать точку крепления (шарнир), чтобы он мог проворачиваться вправо-влево относительно продольной оси симметрии копруса? Т.е. как бы повторять повороты паруса - и, при этом, держать парус в натяжении? Конструктивно гафель должен работать как гик?

Я имел в виду черную штучку вверху мачты для крепления оттяжки архтерштага, вынесения ее назад (как на изображениях ниже).

Переделал немного модель:

• вдвое увеличил объем поплавков (нарастил их в высоту)
• немного увеличил площадь и форму парусов
• поставил шверты и рули (вместо подводных крыльев)

Масса модели сейчас составляет 440 грамм. Рули и шверты - алюминий толщиной 2 мм. А с тройными подводными крыльями из стали (ка было ранее) - масса составляла около 670-700 грамм.

Понимаю, что площадь парусов недостаточна для заплыва в тихий ветер. Но площадь парусов завязана на высоте мачты, ее обвесе, способах ее крепления и т.п. Буду испытывать в средний и сильный ветер.

Планы - для начала испытать текущую модель на воде. Если расчеты по генерированию подъемной силы верны (см. мой пост выше) и на воде будет достигнута скорость примерно в 5 км/час (и более) - то можно будет создать более легкие подводные крылья (рассматриваю алюминиевые пластины толщиной 0.9 мм). Поставив легкие крылья на текущую модель можно будет ожидать, что она “поднимется над водой”, перейдет в режим “hydrofoil”.

Если же “нет” (т.е. скорость модели в данными парусами не превзойдет порог в 4 км/час) - то предполагаю более кардинальную замену мачты/парусов: увеличение площади парусов, их формы/крепления.

Может даже - и замена мачты потребуется. Кстати - буду признателен за идеи по модернизации мачты. Что с ней можно сделать? Варианты:

• поставить наверху мачты некий крюк (под углом 90 градусов, параллельно палубе - не знаю как он называется) - который смотрит в сторону кормы и позволяет установить грот большей площади. Грот более квадратным в этом случае получается. Также этот крюк-оттяжка позволяет ахтерштагу не задевать за парус.
• увеличить высоту мачты (на 1/4 - 1/5 часть примерно). Это позволит установить треугольные паруса большей площади.
• изменить тип мачты с “Л-образной” на классическую “мономачту”. Но возникнет множество вопросов с ее закреплением на модели. Гик надо будет к ней делать и т.п.

В общем - рассматриваю варианты, открыт для новых идей в этом плане.

Немного нестандартного, современного подхода в теме конструирования и моделирования. Решил я попробовать рассчитать, модель какой массы могут поднять сделанные мной подводные крылья (для разных скоростей).

Т.е. чтобы не экспериментировать натурно, а - немного расчетов предварительных сделать. Вычислил площадь подводных крыльев - получилось 200 кв. см. А далее - обратился к чат GPT - узнал у него по какой формуле вычисляется подъемная сила, и какие исходные данные нужны для этого.

Получи следующие расчеты:

Скорость модели | Подъемная сила

• 3 км/ч - 3,47 Ньютонов (354 грамм)
• 4 км/ч - 6,17 Ньютонов (630 грамм)
• 5 км/ч - 9,65 Ньютонов (986 грамм)

Скриншоты моего “общения” с нейросетью прилагаю:

Отремонтировал поломку крыльев, добавил еще одну их пару (теперь их стало 6 шт. - по 3 с каждой стороны). Т.е. площадь подводных крыльев (на единицу массы модели) возросла. Значит - она (модель) должна будет подыматься над водой при меньшей скорости (но, большем тяговом усилии - закон сохранения энергии никто не отменял).

Проверил эту теорию на практике - да, все так и есть (даже и не удивительно где-то). Достаточно задать модели небольшую скорость - и она “выходит на крыло” над водой. Требуемая тяга при этом уменьшается. Самобалансировка положения модели в движении так же происходит, как и должна (в поперечном направлении).

Вот здесь наглядно сфотографировал наклон крыла на 5 градусов вперед. Т.е. таким образом создается подъемная сила.

Нашел пример подобной модели парусника, сделанной на высочайшем техническом уровне: с пенопластовым крылом, стеклопластиковым корпусом и управляемым закрылком (две части видео).

1. Building an Autonomous R/C Sailboat
2. Building a DIY Drone Sailboat

Обдумал еще раз тему “hydrofoil”, посмотрел опыт других людей - понял, что тема эта не так проста как кажется на первый взгляд.

Ссылки на различные реализации и вариации на эту тему:

1. www.rcgroups.com/forums/showthread.php?2180752-Ame…
2. Can a HYDROFOIL Fly like an Airplane???
3. rc-network.de/…/international-ac-62rc-class.488819…
4. Катер на подводных крыльях. Возобновление темы. #35
5. что такое гидрофоил (hydrofoil) или подводное крыло. из чего он состоит и как он работает.

Часть 2 - модель на подводных крыльях.

Вот здесь все немного поинтереснее. Я срезал все ванты и мачту. Оставил только корпус и, привязав веревку к носу модели потащил ее вперед. Т.е. придал ей достаточную скорость и силу, чтобы можно было посмотреть - выйдет ли она в режим полета над водой или нет.

Удивительно - но модель “полетела”!

Ненадолго - так как отрезок пути был небольшой, но - поднялась над водой на крыльях. На фото это было сложно заснять - но тем не менее приглянувшись - можно рассмотреть как модель приподнялась до начала изгиба крыльев.

Далее я продолжил запуски в режиме “испытания в опытном бассейне”, работая в качестве подвижной тяговой платформы и измерителя одновременно 😃

Но, так как для этого я забрасывал модель в воду буквально, как сеть/камень (а потом тянул за веревку вдоль берега) - не выдержали места крепления крыльев к корпусу. Поломка. Причина - многочисленные удары крыльями об воду и врезание передних плавников в песчаный берег на финише.

Довольный и немного усталый я прекратил испытания. Сам момент подъема модели на подводных крыльях очень воодушевляет (когда это наблюдаешь). Силу для этого надо относительно большую - не знаю даже, какой парус может такую тягу создать.

В момент “взлета” над поверхностью воды требуемое усилие тяги уменьшалось (отметил это по своим ощущениям).

Испытал модель на воде.

Часть 1 - парусный катамаран.

С этим дела обстоят плохо - модель зарывается носом в воду. Причина - недостаточный объем поплавков для вывода модели наверх. Весь корпус погружен в воду. Паруса работают - но сдвинуть, протолкнуть корпус сквозь воду не могут.

Площадь парусов недостаточна - ветер в 12-14 м/с не может ее перевернуть (т.е. устойчивость и масса слишком велика).

Планирую в ближайшее время испытать на воде то, что построил и собрал ранее.

Буду рад услышать идеи, замечания, предложения, критику, похвалу и т.п. по озвученным выше мыслям от других участников форума.

Идеи после долгого обдумывания сложной задачи 😃

Как говорят, что при продолжительном обдумывании (неск. дней, недель, месяцев) сложной задачи могут родиться новые мысли и идеи.

Задумал я работу над катамараном примерно полтора месяца назад. И - вот что мне пришло в голову на днях. Я понял, что: можно разделить одну большую цель (создание катамарана на подводных крыльях) на две поменьше:

1. Создание корпуса судна с подводными крыльями.
2. Установка двигателя на этот корпус (который будет приводить в движение этот корпус).

Отлаживать корпус, крылья (их вид, количество, угол наклона, расположение, размер и т.п.) можно на модели. Тестировать эту модель можно независимо от применяемого двигателя/движителя. И даже - в его отсутствие.

Здесь (барабанная дробь) на сцену появляется понятие "опытный бассейн для испытаний моделей судов".

Т.е. в простейшем случае можно буксировать корпус, и смотреть - достигается ли устойчивый эффект парения над водой или нет. А уже паруса на этот корпус ставить, или гребной винт, или воздушный винт, или водомет и т.п. - это следующий этап.

Паруса - пленка для цветов. Стандартная схема расположения и натяжения (как у яхт). Использовал свой прошлый опыт и быстро собрал весь комплект (стаксель + грот).

Характеристики:

• Площадь парусов: 10 кв. дм.
• Площадь крыльев-швертов: 1/10 от площади парусов.
• Общий вес модели (в сборе): 520 гр.
• Длина х Ширина х Высота: 500 х 400 х 600 мм

Кили-шверты-крылья расположены симметрично относительно центра тяжести. Они наклонены под углом 5 градусов - чтобы создавать подъемную силу в воде.

Часть 2. Практика

Пропишу цели, которые я хочу достичь:

• прочувствовать (на практике) как работает подъемная сила крыла в водной среде
• создать простейшую модель, которая реализует это в материале, на воде
• испытать все это самому, пережить этот опыт

На цель “создать рабочую копию” современного парусного катамарана с подводными крыльями я не замахиваюсь - так как оцениваю ее достаточно сложной, длительной в реализации, ресурсо-, финансово- и материалоемкой. Но если получится это реализовать - буду рад 😃

Радиоуправляемые модели я так же пока не буру во внимание - так как радиоуправление - это отдельный контур, подсистема, по сути мало что лично мне дающая. Да, прикольно, но и дополнительные расходы (времени, материалов и денег) она несет немало (точнее - много).

На данный момент я лично выбираю запуск моделей, которые вытягиваются назад на веревке.

После “загрузки” теорией я начал воплощать идеи на практике. Как писал выше - выбрал малопогруженную крыльевую схему с тандемным расположение крыльев. Регулировка подъемной силы - за счет изменения площади погруженной части крыла.

В 3Д программе начертил крылья и сборный копрус катамарана (из фанеры).

Все компоненты - заказывал резку на лазере и доставку почтой. Пенопластовые поплавки вырезал и шкурил/красил сам. Подводных крыльев сделал три разных набора (по ширине). Предполагаю таким образом (путем замены комплектов) - добиваться необходимой подъемной силы, подбирать ее экспериментально.

Мачту реши попробовать сделать Л-образную. Пишут, что ее преимуществом является устойчивость в поперечном сечении, и - минимальное количество вант-оттяжек. Делал ее наборной из бамбуковых шпажек. В результате мачту много раз дорабатывал - ей не хватало жесткости. Пока ферма (набор треугольников) не сделал - гнулась она во всех направлениях.

Хочу поделиться своим опытом по поводу создания модели катамарана на подводных крыльях. Вдохновили меня вот такие вот катамараны, которые с огромной скоростью элегантно летели над волнами:

На видео, в жизни это выглядит следующим образом: World's Most Advanced Hydrofoil Boats Fly Above Water

Часть 1. Теория.

Я много (и долго) покопался в Интернете и таки немного разобрался, что это такое и как оно работает.

Все крыльевые схемы кораблей на подвод­ных крыльях делятся на малопогруженные, глубокопогруженные и их комбинации.

Малопогруженные крыльевые схемы обеспечивают регу­лирование подъемной силы за счет изменения (увеличения или уменьшения) подъемной силы крыла. При приближении крыла к поверхности воды — первая группа крыльев, за счет изменения площади погруженной части крыла — вторая группа крыльев, за счет принудительного изменения угла атаки подводного крыла — третья группа крыльев.

Различают следующие схемы расположения крыльев на корпусе корабля (рис. 2.8): «тандем», «самолетная», «утка».

В схеме «тандем» могут применяться два плоских малопогруженных крыла, два глубокопогруженньгх, два V-образных или носовое V-образное, а кормовое плоское, а также другие их комбинации. Каждое крыло несет около половины (40—60%) весового водоизмещения корабля.

В схемах типа «самолетная» и «утка» крылья имеют разную глубину погружения. Наиболее погруженное крыло является главным несущим крылом, которое воспринимает 80—90% весового водоизмещения. Другое (малопогруженное) крыло служит как стабилизатор. В «самолетной» схе­ме главным является носовое крыло, в схеме «утка» — кормовое.

За основу для проектирования (воплощения на практике) я решил взять примерно такую модель (см. фото ниже). Но - выбрал малопогруженную крыльевую схему с тандемным расположение крыльев. Регулировка подъемной силы - за счет изменения площади погруженной части крыла. Т.е. это самое элементарное, что можно сделать без расчетов и максимально быстро и просто.

Желающие более подробно погрузиться в теоретические основы - добро пожаловать в “читальный зал”.

Источники использованной литературы, ссылки:

1. sudomodeli.masteraero.ru/yaxta_model-9.php
2. flot.com/publications/books/shelf/conning/12.htm
3. ru.wikipedia.org/wiki/Судно_на_подводных_крыльях
4. www.barque.ru/…/underwater_wings_yacht
5. Летящие над волнами - суда на крыльях

Обновление, дополнение к предыдущему сообщению.

Испытал еще раз жесткий парус (см. фото из предыдущего сообщения), но уже - при более сильном ветре (примерно 5-7 м/с). Тяга у него отличная. Точно не меньше, чем тяга комплекта грот + стаксель (которые сделал ранее). Замерить точно (объективно, в Ньютонах) ее нечем, оценивал относительно силы натяжения нити (на которой привязан и запускался катамаран).

Причем, так как масса жесткого паруса больше, нежели масса “мягкого” комплекта парусов - то модель на “жестком” парусе разгоняется медленнее. А на “мягком” комплекте парусов - старт резвее происходит.

Мои выводы и наблюдения совпадают с результатами, описанными в журналах типа “МК” (по яхтингу) - для наибольшей скорости и тяги можно применять жесткое крыло (типа самолетного), с профилем максимальной “тяговитости” и с учетом относительно низких скоростей яхты/катамарана относительно воздушного планера.

Провел испытания модели катамарана с симметричным парусом крылом с балансиром и закрылком.

Результаты:

1. Симметричный профиль крыла самоустанавливается по ветру (благодаря работе закрылка и свободному вращению вокруг оси)
2. Балансир способствует минимизации усилию для установки
3. Угол атаки крыла в 14 градусов дает тягу (движение судна) даже при минимальном ветре.

Т.е. все, что писали про эту схему в теории - правда. Если установить на модель два серводвигателя: один на закрылок (перебрасывать его туда-назад), а второй - на руль, то вполне получится радиоуправляемая модель.

Сегодня сила ветра была минимальна - 2-3 м/с. Есть желание испытать катамаран при более сильном ветре, на максимальную скорость/опрокидываемость (с крылом подобной площади).