Grazie ai successi di un eccezionale ingegnere e organizzatore R. Alekseev, oggi l'unico mezzo per raggiungere velocità ultra-alte sull'acqua è un ekranoplan.
L'ekranoplan è un'implementazione tecnica di un principio ben noto: quando l'ala si sposta vicino a una superficie piana (schermo), l'ascensore aumenta notevolmente con un aumento minimo della resistenza. Questo aumento di portanza è chiamato "effetto schermo". Permette di aumentare la capacità di carico dell'aereo rispetto a un oggetto che si muove lontano dalla superficie, ma dipende fortemente dalla distanza (relativa) dall'ala allo schermo e diminuisce rapidamente all'aumentare di questa distanza.
Sfortunatamente, quando l'ala si muove vicino ad una superficie agitata, "irrequieta", sorge il problema essenziale della stabilità di questo movimento. L'instabilità costringe a mantenere una quota sufficientemente elevata sopra lo schermo - di conseguenza, l'effetto schermo viene ridotto.
Questo effetto dipende dal rapporto dell'altezza del volo con la corda dell'ala (la sua dimensione lungo la direzione di marcia). Pertanto, i progettisti stanno cercando di aumentare l'accordo, che per una data area porta inevitabilmente a una diminuzione dell'apertura alare (la loro dimensione attraverso la direzione del movimento).
Questo è facile da vedere, ad esempio, nella foto del modello della nuovissima WIG, recentemente mostrata in stampa. Infatti, per aumentare l'altezza del volo - con una perdita minima dell'effetto schermo - è necessario ridurre il relativo allungamento dell'ala, che è il fattore principale che determina la qualità aerodinamica (il rapporto tra portanza e resistenza). Come mostra la stessa foto, il nuovo rapporto WIG di accordo e span è approssimativamente uguale a 1, il che è completamente inaccettabile, ad esempio, per gli aeroplani.
(È interessante notare che la variante del biplano, che si suggerisce per le basse velocità, è implementata per la prima volta nel nuovo WIG "Chaika").
L'instabilità del movimento sulla superficie agitata è il principale svantaggio della parrucca quando la si utilizza in mare. Questa carenza, secondo l'autore, è decisiva in relazione all'uso di tali dispositivi in ambienti marini. La pratica ha dimostrato che anche un solo tocco di un'onda alla massima velocità porta a danni significativi e può causare un incidente. Così, durante il test di un esperto ekranoplan, "Orlyonok" perse parte della poppa, e solo l'esperienza personale e l'intuizione di R. Alekseev, che subentrò nel pilotaggio, impedirono la completa distruzione di ekranoplan.
L'uso di fondi, quindi inaffidabili in condizioni marine, è inaccettabile.
alternativa
Negli anni '80 come risultato della ricerca dell'Istituto di ricerca centrale intitolata all'Accademia A.N. A Krylov è stato proposto un nuovo tipo di imbarcazione ad altissima velocità, anche se meno veloce, rispetto ad un ekranoplan, ma che fornisce un'affidabilità molto maggiore.
Per velocità di circa 2 volte maggiori rispetto all'inizio del volo a vela, è stato proposto un trimarano a scorrimento veloce "a taglio ad onda" (RHT) con scarico aerodinamico.
Il complesso idrodinamico di questa nave comprende tre piccoli scafi di estensione con contorni rotti, con un bordo libero minimo e una grande sella rovesciata della prua del ponte di ogni scafo. I gusci si trovano in un triangolo in pianta e sono collegati a un'ala con superficie di manto da rack con una larghezza inferiore alla larghezza del corpo. Come eliche si suggeriscono eliche che attraversano la superficie, ad esempio le eliche di Arneson. Per controllare il trim dinamico e ridurre il pitching, si propone di utilizzare spoiler di alimentazione su ogni scafo.
Il complesso aerodinamico è un'ala equipaggiata con un intercettore di poppa, situato sopra gli scafi di poppa, che fornisce al vaso l'auto-stabilizzazione durante le raffiche di vento contrario. L'ala è collegata con il basamento dello scafo del naso con una sovrastruttura aerodinamica.
Si prevede di posizionare le due unità principali di potenza negli scafi di poppa e nella centrale elettrica navale - nello scafo del muso. Il carico utile si trova nell'ala e nella sovrastruttura del naso.
Nella fig. 2 mostra una variante di una PBT con una cilindrata di 300 tonnellate ad una velocità di 100 nodi.
Risultati dei test chiave
I test di traino hanno mostrato che quando il numero di Froude in spostamento è superiore a 5, c'è una leggera interazione idrodinamica positiva degli scafi e i test sono stati effettuati prima del numero di Froude 7.5. Pertanto, le velocità relative che sono 2-2,5 volte più alte della velocità di inizio del volo a vela, cioè, sono prese come il campo di velocità calcolato. 6.0 - 7.5.
A queste velocità relative, le vele ordinarie perdono la stabilità del movimento longitudinale: in acque calme inizia il lancio spontaneo, inizia la cosiddetta "delfinazione". Tuttavia, non è stato osservato sul modello RHT. Probabilmente, la sovrastruttura dell'ala serve da ammortizzatore sufficiente.
Il risultato principale delle prove in mare è stata la mancanza di sbattere nell'intera gamma di lunghezze d'onda e una velocità fino al 55% completa. Ciò significa una riduzione significativa, fino a 7-10 volte, delle accelerazioni verticali di oggetti a grandezza naturale sulle onde. Probabilmente, non c'è sbattimento perché gli scafi ricevono le sommità delle onde sui ponti con il movimento a strapiombo, che riduce la rotazione della chiglia.
Le prove in una galleria del vento ci hanno permesso di stimare la qualità aerodinamica del RHT con la forma dell'ala considerata originariamente pari a 5 (vedi sotto).
La progettazione abbozzata delle strutture dello scafo in lega leggera ha permesso di stimare la loro massa, che è circa il 30-35% della cilindrata totale.
Casi d'uso
Lo schema architettonico e costruttivo proposto può essere applicato in una gamma molto ampia di spostamenti e velocità. Ad esempio, in fig. 3 mostra una barca da record (con un'ala deserta) per una velocità di circa 150 nodi.
Il vantaggio di questa disposizione è che la barca non si gira in una raffica di vento contrario, come fa con i catamarani da competizione esistenti.
Un mini-traghetto per 20 persone alla velocità di 50 nodi, anche con un'ala disabitata, è mostrato in fig. 4.
La forma inizialmente considerata dell'ala abitabile consente di creare una motovedetta che trasporta un elicottero, fig. 5.
All'altra estremità del raggio di spostamento considerato si trova la RHT transatlantica con una velocità di 130 nodi e un'intensità d'onda calcolata di 6 punti, fig. 6.
I vantaggi e gli svantaggi di PBT sono riepilogati nella tabella seguente.
| In confronto con: | vantaggi | Svantaggi. |
| WIG | Maggiore maneggevolezza e sicurezza, maggiore efficienza di propulsione | Velocità inferiori ottenibili |
| Cushioncraft | Più economico, nessun rumore, più navigabilità. | Più resistenza al traino in acque tranquille |
| Nave monoscafo sul sottomarino automaticamente ali guidate | Più velocità, meno vibrazioni, meno spazio, più spazio sul ponte | Seaworthiness leggermente peggiore |
| Piallatura a corpo unico | Nessun risvolto, niente delfini, più spazio sul ponte | Più peso corporeo disegni |
| Catamarano a vela | Più velocità raggiungibili, nessuna sbattitura, auto-stabilizzazione | Meno studiato |
Conclusione (raccomandazione)
Sembra ovvio che il contatto costante con l'acqua fornirà la nave super-veloce "onde di dissezione" ad alta sicurezza sia in termini di beccheggio che di controllabilità.
Si raccomanda di considerare le opzioni per un tale layout quando si progettano navi "super-veloci" con vari scopi.
