В части 1 автор подробно описал последовательный подход к процессу проектирования,
сосредоточив внимание на формах корпуса средней и глубокой V-образной формы. В заключение он приводит два дополнительных высокопроизводительных типа корпусов, для которых его офис, Michael Peters Дизайн яхт по праву знаменит: оффшорные гоночные катамараны и stepped-Vs.
автор: Michael Peters
Художественное оформление любезно предоставлено MPYD
В части 1 (Профессиональный судостроитель № 126, стр. 38) Michael Peters подчеркнул важность баланса и особое значение коэффициента K при проектировании быстроходных моторных лодок, как это практикуется в MPYD. Значение K-value — это показатель производительности, полученный с помощью различных формул; Michael Peters отдает предпочтение формуле разработанной Кубинским эмигрантом Eduardo Reyes. Это константа, зависящая от типа лодки. Еще одним ценным показателем является соотношение скорости к длине. Подробнее об обоих факторах читайте в разделе Часть 1—Изд.
Гоночный катер
Гоночные катамараны 1970-х годов, а многие и в начале 1980-х, имели поперечное сечение, в котором ширина двух спонсонов была больше ширины туннеля. Такие размеры появились потому, что проектировщики в то время опасались, что их лодки перевернутся назад на
скорости свыше 125 миль в час (201 км/ч); они не хотели создавать слишком большую подъемную силу в туннеле. Но, на самом деле, их корпуса, будучи относительно узкими, обеспечивали небольшую площадь поверхности для эффекта «wing-in-ground «.
В 1981 году я сконструировал своего первого гоночного cat — с противоположными пропорциями; то есть очень широкое крыло для балки лодки на [ рисунке 1].
Этот cat был быстр: он установил мировой рекорд скорости в 131 милю в час (211 км) с подвесными двигателями, который продержался семь лет.
Однако лодка не смогла финишировать в гонках. Поэтому мы приложили усилия, чтобы
разработать более совершенную универсальную лодку, а не просто спринтерскую.
Наше следующее поколение cats, с 1983 по 1990-й год отличались более умеренными
пропорциями: в частности, два спонсона в сумме составляли чуть больше ширины туннеля. Эти лодки построенные в Италии из алюминия, двигались с пониженной скоростью, но они выигрывали гонки на [ рисунке 2].
Автор впервые попал в мир гоночных cats в 1981 году, когда на лодке с подвесными моторами был установлен мировой рекорд скорости в 131 милю в час — рекорд, который продержался семь лет.
Алюминиевый CUV 41 представлял собой лишь один дизайн в широком ассортименте
многочисленных гоночных лодок второго поколения, завоевавших популярность у MPYD.
Мы построили около 30 катеров размером от 38′ до 45′ (от 11,6 м до 13,7 м) и выиграли ряд крупных гонок. Обратите внимание на значение K: 2,065 на [ рисунке 3].
Обратите также внимание на соотношение скорости к длине: почти 18. Но посмотрите, где находится центр тяжести: 74%. Так вот, мы проделали три четверти обратного пути, чтобы сохранить равновесие лодки. И у нас меньше 7 фунтов/л.с. (3,2 кг/ hp). Это довольно легкая и очень мощная лодка, 46-футовое (14 м) выпущенное в 1991 году, стало сменой поколений в гоночных cats на [ рисунке 4, 5]
Этот владелец лодки настаивал на гарантированной максимальной скорости в 130 миль в час; это означало, что наш проект был обязан делать не меньше. Лодку должна была конкурировать с Gentry Eagle , у которого было четыре двигателя мощностью 1200 л.с. (900 кВт) но для того, чтобы обеспечить надежность и возможность финишировать в гонках, мы использовали меньшую мощность. Мы указали четыре двигателя мощностью 900 л.с.
двигатели мощностью 675 кВт, соединенные с двумя Arneson ведут машину. В ходе испытаний мы превысили гарантию на 35 миль в час, разгонялась до 165 миль в час при полной загрузке топлива в 300 галлонов (1136 л) и никогда не запускалась при широко открытой дроссельной заслонке без полной загрузки топлива, как это объяснить?
Мы впервые побывали в ground effect.
Dirty Laundry, спущенная на воду в 1991 году, была гоночной лодкой нового поколения, одновременно надежной и успешной. Обратите внимание на изменение соотношения массы/мощности.
При скорости выше 135 миль в час лодка взлетела с плоской кривой сопротивления; все наши
кривые скорости и расчеты пришлось соответствующим образом скорректировать. По сравнению с этим,Gentry ростом 48 футов / 14,6 м мог развивать скорость максимум 150 миль в час. Разница между двумя лодками заключалась исключительно в крыле; лодка Gentry была “остатком” с узким крылом. Наше крыло было шириной 6 футов 6 дюймов (1,9 м). Грязный
Коэффициент полезного действия прачечной равен 2,01. Обратите внимание, что соотношение веса и лошадиной силы теперь снизилось до 5,5 фунтов/л.с. (2,5 кг/л.с.).
К тому времениTencara, базировавшаяся в Италия, приступила к строительству нашего катамарана , проектируя мы довольно хорошо определили основные пропорции для гоночной лодки и для туннельного подъемника [рисунке 6-8].
Легкие усовершенствованные композитные материалы были разработаны таким образом, чтобы обеспечить производительность 5,5 фунтов/ л.с. Благодаря наземному эффекту эти лодки развивали скорость более 140 узлов. Обратите внимание, как высоко они поднимаются .
Благодаря лодке построенная компанией Victory для команды Victory из
Дубай. В этой конкретной серии Michael Peters остановился на общих пропорциях и решил проблему туннельного подъема для морских cats MPYD. Эффект «Wing-in-ground» позволял
этим лодкам развивать скорость более 140 узлов. Обратите внимание на значение sub-2 K-value.
КАКОЙ ПОДЪЁМ ОНИ ПОЛУЧАЮТ
Теперь мы преодолели K-value, равное 2, и S/L равно 23 на [рисунке 7 ].
Когда вы смотрите на S / L на нашем первоначальном графике в части 1, иллюстрирующем то, что широко считается высокой скоростью, значение S / L, равное 5, было быстрым; здесь
мы в четыре раза больше.
На [ рисунке 9 ].
вы видите соотношение ширины туннеля и того, какую ширину мы использовали. Когда я начал делать эти гоночные лодки, я не осознавал, что в то время им было всего около пяти лет, я был молод и думал, что они уже были.
Michael Peters потратил годы на то, что он называет “путем открытий”, пытаясь определить
наилучшую туннельную балку и расположение топлива для высокоскоростных катеров MPYD. Приведенные выше диаграммы иллюстрируют эволюционные тенденции, на которые повлияли разработки .
Вокруг было много времени чем я думал и я просто получал свою очередь заниматься этим. Итак, был этот 25- 30 летний путь открытий относительно того, какая конфигурация является наилучшей.
В 2003 году Callan Marine приобрела стареющую cat Tencara 43 (13,1 м).
Чемпион мира 1997 года Jolly Motor и переоборудовал лодку парой турбинных двигателей на [ рисунке 11 ]
Обновленная лодка стала первой в истории яхтой для морских гонок, разогнавшейся до 200 миль в час (322 км/ч). Callan Marine удалось совершить несколько успешных пробегов со скоростью более 200 миль в час — до 209 миль в час (336 км/ч), зарекомендовав
себя как первая лодка, которая совершила это. А потом, на гонке в Key West команда разбила лодку, тем самым разрушив её безвозвратно. Что, я думаю на самом деле было лучшим финалом , который только мог у вас быть: потому что в нем никто не умер. Больше не было времени пытаться разогнаться до 220 (354 км/ч), где в один прекрасный день кто-то определенно должен был погибнуть. Итак, с этим стремление к скорости лодке пришёл конец.
Это все равно что бросить гонки в нужный момент. Наш офис больше не занимается проектированием этих гоночных лодок. Интерес который я испытывал к ним, был чисто техническим. Это была не любовь к спорту. Я чувствую что сейчас эти лодки — зрелый дизайн и что на самом деле с ними не осталось ничего примечательного.
Тип конструкции был сформирован в достаточном количестве различных направлений, так что, если вы посмотрите на другие лодки, все они начинают выглядеть одинаково. И, по сути, все начинает направляться вниз по воронке того, что работает. Я больше ничего не планирую делать, кроме того, я бы предпочел этого не делать в мой последний… и потерпел неудачу.
Тем не менее, давайте рассмотрим некоторые основы дизайна современных гоночных катеров.
В качестве подъемной поверхности deadrise менее эффективен на cats, чем на однокорпусной.
Cat также страдает от меньшего воздействия из-за своего мертвого роста. В то время как стандартный однокорпус с глубоким V-образным вырезом обычно имеет угол наклона на транце 24°, у racing cat он составляет около 18° в кормовой части.
С годами расположение топлива изменилось, теперь масса сосредоточена ближе к центру тяжести и подальше от поперечных концов на [ рисунке 10 ].
Такое расположение устраняет “прогулочные” характеристики ранних cats. Такая концентрация массы вблизи CG снижает радиус вращения —во многом таким же образом, как дизайнеры парусных лодок 1970-х годов перенесли вес с концов гоночных лодок, чтобы исключить езду наhobbyhorsing на [ рисунке 12 ].
Надводный привод работает когда в воде находится только нижняя половина винта, его тяга в основном перпендикулярна лопасти. Использование этого толчка для подъема носа лишает лодку потенциальной энергии для продвижения вперед. За счет уменьшения носовой части тяга в большей степени соответствует направлению движения лодки, и это обеспечивает максимальную мощность для продвижения вперед. Поскольку эти лодки создают подъемную силу с помощью туннеля, мы не пытаемся создать подъемную силу с помощью гребного винта. На идеально сбалансированной лодке работают все силы вместе, вместо того чтобы отнимать силу выброса воды друг у друга. Самые быстрые лодки движутся с отрицательным углом поворота 4°-6°. Этот отрицательный угол помогает лодке сохранять горизонтальное положение при движении по воздуху. Пятьдесят процентов веса современного гоночного
катамарана приходится на его конструкцию, а 50% — на его механизмы. Наш офис спроектировал композитные конструкции с помощью конечно-элементного аналитического моделирования. Мы разбивали каждый ламинат по слоям, чтобы провести исчерпывающие
исследования веса.
Поскольку тяга надводного двигателя в основном перпендикулярна его лопасти, лодка
наклонена носом вниз, чтобы лучше выровнять тягу по направлению движения лодки. К тому времени , когда его офис прекратил разработку морских гоночных катеров, Michael Peters понял, как наилучшим образом использовать их баланс сил — баланс был доминирующей темой всех работ MPYD по проектированию моторных лодок.
Новейшие cats являются самыми сильными и быстрыми из когда-либо существовавших, в сочетании с лучшей управляемостью, поворотами и общими возможностями в бурной воде.
Ступенчатый V-образный
Когда мы думаем о ступенчатых корпусах, большинство из нас думает о гидросамолетах.
Коромысло в кормовой части ступени было предназначено для поворота самолета и увеличения угла атаки, а также для устранения всасывания снизу при взлете. Выступ
корпуса гидросамолета находится очень близко к центру подъемной силы крыла и LCG
самолета. Еще интереснее то, как морской самолет действует как скоростной катер около острова Catalina Island .
На побережье Калифорнии LA где я вырос, гидросамолеты прибавляли мили в открытом
океане, чтобы избежать посадки в гавани при определенных морских условиях. Когда это
было слишком тяжело, чтобы самолеты могли приземлиться в Авалоне, они приземлились бы в
Лонг-Пойнт, который находился примерно в восьми милях отсюда, но был защищен от ветра,
и они обкатывали их на своих корпусах. Что ж, со временем я заметил отсутствие качки,
устойчивое положение на скорости которое превосходило все лодки того времени.
Позже я понял, что этот шаг заключался в создании двух центров давления на корпусе:
гасим качку и наслаждаемся эффектом устойчивого отрыва от основания , создаваемым крыльями, расположенными близко к поверхности воды.
Ранние ступенчатые корпуса
Давайте вкратце рассмотрим здесь некоторую историю. Первая лодка, построенная в 1872 году, на самом деле представляла собой одноступенчатый корпус.
В начале 1900-х годов гидропланы со ступенчатым корпусом были обычным явлением Maple Leaf IV, построенный в 1912 году, имел пять ступеней и мог развивать скорость 57 миль в час; более того, он мог преодолевать волну прямо.
Начался мой интерес к проектированию ступенчатого корпуса без качки с дизайном Uffa Fox примерно 1970 года под названием Black Maria, который по утверждению Fox, обладал превосходными характеристиками на бурной воде ,на [ рисунке 13 ].
Я спроектировал свой первый ступенчатый корпус в 1976 году и подал заявку на получение патента, выданного в 1981 году. Лодка была рассчитана на бурную воду, а не на скорость; в те дни я пересекал канал Catalina channel и хотел контролировать высоту хода. Лодка шла отлично: хорошая скорость, фантастическая поворачиваемость и очень сухая. Эта форма корпуса позже стала первой из ступенчатых Intrepid (Intrepid Powerboats, Dania, Florida). Мои ранние поэтапные проекты не учитывали высокую скорость как мы знаем это сегодня, и поэтому они не вели бы себя хорошо выше 50-55 миль в час.
Основы Ступенчатая конструкция корпуса
Обратите внимание на поворотное положение корпуса и его влияние на уменьшение качки. Шаг как поворот действует большой язычок обрезки.
Уравновесьте подъем мертвеца между ступенями. Они могут быть равны или находиться в пределах пары градусов друг от друга, но резкой разницы быть не может.
Более плоские секции ступенчатого корпуса будут преобладать над более глубокими передними секциями и заставят носовую часть опускаться на скорости.
Решение о выборе одного или двух ступеней определяется соотношением длины к балке и скоростью. Подъемная поверхность лодки с низким соотношением сторон и узкой балкой требует двух ступенек для лифта. Представьте себе самолет с коротким размахом крыльев чтобы увеличить подъемную силу, вы увеличиваете размах и соотношение сторон.
Старые бипланы имели короткий размах крыльев с несколькими крыльями для увеличения подъемной силы.
Передняя кромка равна подъемной силе, но у вас также может быть слишком большая подъемная сила.
Продольный центр тяжести лодки всегда должен находиться за кормой единственной ступеньки. Для двойной ступени задняя ступенька находится рядом с LCG.
Высота ступеньки не является проблемой, хотя угол атаки имеет значение.
Обычно мы указываем шаги между 1 1⁄4 и 2 1⁄2 дюйма (31,8 мм и 65,5 мм) в высоту эти размеры основаны на угле атаки. Высота + длина шага будут определять угол атаки относительно базовой линии.
Длина шага основана на LCG.
Наш обычный диапазон углов атаки составляет от 0,5° до 1°. Мы также измеряем угол атаки в соответствии с исходной линией, проведенной по поверхности корпуса. Относительно этой базовой линии угол атаки варьируется от 0,5° до 1,75°. Мы всегда держим передний угол атаки выше, чем задний.
Давайте поговорим о некоторых из этих важных моментов более подробно.
Текст статьи о работе Uffa Fox’s Black Maria around 1970
Журнал R u d d e r подчеркнул исключительную носовую и кормовую часть лодки
остойчивость — по сути, это была неуправляемая лодка. На рисунке, показанном ниже, изображен сестринский союз. Я начал читать больше о ранних ступенчатых корпусах и
понял, что некоторые из этих лодок были настолько устойчивы носом и кормой, что
действительно могли преодолевать волны.
Другими словами, вы создаете такую подъемную силу с многоступенчатым корпусом, что носовая часть может двигаться прямо по морю.
Вы можете видеть, что лодка «Uffa Fox» имела осадку: 10° на транце и 15°.
Помимо того, что Michael Peters с самого начала был очарован ступенчатыми корпусами гидросамолетов, эксплуатирующихся у берегов Южной Калифорнии LA , в конечном счете его привлекла к экспериментам со ступенчатыми корпусами статья в журнале о Black Maria от легендарного британского дизайнера Uffa Fox.
Эта ступенька — довольно крутой угол атаки 2 1⁄2° на ступеньке и 2° на транце.
Это были бы очень большие углы атаки по сравнению с тем, что мы использовали бы сегодня. Но учитывая, что лодка Uffa Fox имела погружные гребные винты, ее коэффициент полезного действия 2,29 был не так уж плох.
«Black Maria» могла развивать скорость 55 узлов, вот фотография моего первого ступенчатого
корпуса на [ рисунке 14 ].
Довольно радикально мое мышление ? Спросите вы .
Если вы собираетесь сделать шаг, то почему бы на самом деле не сделать первый шаг! Одной из причин такой высокой высоты этой ступеньки было то, что я решил, что воздух должен поступать изнутри. В своих исследованиях ступенчатых корпусов я сталкивался с описаниями того, как лодки преодолевали волну, отключая вентиляцию у ventilation at the chines.. Лодки буквально перестали бы глиссировать — из-за создаваемого ими всасывания.
Обратите внимание на очень высокую осадку моей лодки. Это первый ступенчатый корпус который я знаю из-за такой высокой смертельной опасности. Все предыдущие ступенчатые корпуса имели довольно неглубокую осадку. У меня было 20° на переходе и 25° на ступеньке.
Лодка была как медведь в бурной воде. Люди приходили посмотреть когда я управлял этим проектом у Marina del Rey на материке или у Catalina, и спрашивали: “Что это за лодка? Это не звучит убедительно.”
У него была довольно прочная ступенька и замысловатая форма. Но эта чертова штука
работала действительно хорошо. Вот нарисованный от руки перспективный вид этого корпуса
на [ рисунке 15 ].
Мой патент по большей части касался внутренней вентиляции. В те дни я думал что важно
иметь непрерывный подбородок.
Моя собственная лодка была построена из дерева, поэтому требовался сплошной борт. Но
это создало что-то вроде S-образной формы S-shape aft на корме.
Какое-то время я верил в этот изменяющийся угол атаки по мере того как лодка набирала скорость, она переходила с высокого угла атаки обратно на малый угол атаки и работала очень хорошо до определенной скорости. Но тогда мы были счастливы, если лодка развивала скорость в 40 узлов.
В настоящее время я думаю, что эта лодка была бы катастрофической на более высоких скоростях.
Первой серийной лодкой, которую мы когда-либо проектировали на основе этой формы корпуса.
В тот момент был бесстрашный John Michel, владелец компании подошел ко мне в
1990 году, и в итоге наш офис разработал для него шесть или восемь различных моделей
на [ рисунке 16 — 17 ].
Не было никаких внутренних событий, мы обнаружили что лодка из-за того, что каталась на волнах, на самом деле в них не нуждалась. Но поскольку у нас по очереди возникали некоторые проблемы, мы все-таки проветрили подбородок.
Большинство людей, когда думают о ступенчатом корпусе, я разрушаю увлажненную поверхность, чтобы лодка двигалась быстрее. Они верят, что в значительной степени
именно в этом причина всего этого. Но этот шаг вводит в лодку другую точку поворота.
Область за ступенькой работает почти как огромная накладка, отчасти это проблема с теми более ранними лодками, дело в том что у них был такой большой дифферент,он опускался и вёл их прямо сквозь волну. Что я постепенно обнаружил, так это то, что все дело было в правильном подборе ракурсов. Это хорошо, потому что ступенчатые лодки действительно смягчают качку; они как правило более плоские. Но если у вас неправильные соотношения, вы столкнетесь с трудностями .
Иметь лодку которая слишком жесткая в продольном направлении и может стать большой проблемой для рулевого управления, сырости, протяжки и всего остального.
Вернемся на минутку к моему первому пошаговому дизайну: Я сохранил выступы — на
ступеньке и на transom — довольно одинаковыми. Вы определенно хотите избежать слишком плоской кормы и слишком глубоким уступом. Опять же, это вопрос баланса.
У вас настолько больше подъемной силы с мелководного выступа сзади на корме, что вы
преодолеете ступенчатую часть лодки. Поэтому жизненно важно поддерживать баланс между ними. Многие люди находятся в затруднительном положении относительно того, сколько ступенек нужно поставить на лодку ,на [ рисунке 18 — 19 ].
Сейчас мы видим некоторые лодки, у которых пять или даже шесть ступеней.
Я не знаю, зачем им все эти ступеньки, тем более что большинство из них должным образом не проветриваются. Я часто задаюсь вопросом, не приносят ли они больше вреда, чем пользы.
В нашем офисе короткая широкая лодка получает одну ступеньку, а длинная узкая лодка
две ступеньки на [ рисунке 20 ].
Для этого есть причина. Это соотношение сторон подъемной поверхности. Рассмотрим
соотношение сторон размаха и хорды крыла воздушного судна. Истребители Первой мировой войны это были двухкрылые и трехкрылые летательные аппараты. Это потому, что авиаконструкторы не могли сделать крылья достаточно длинными, чтобы использовать только
одно крыло; конструкции того времени не соответствовали поставленной задаче, поэтому они
складывали крылья в штабель. Сложенные крылья — это, по сути, то, что вы получаете с
многоступенчатой лодкой. Каждый раз , когда вы внедряете новую переднюю кромку, вы
увеличиваете подъемную силу. Таким образом, чем больше у вас ступенек, тем больший подъем вы получите. Но в нашем офисе мы никогда не чувствовали необходимости делать больше двух шагов. За один шаг можно создать такую подъемную силу, в зависимости
что касается угла атаки, то я не вижу аргументов в пользу дополнительных шагов.
Может быть, на действительно длинной лодке ты бы хочу рассмотреть больше двух.
Действительно, вы можете создать слишком большую подъемную силу для лодки. Я думаю, что это распространенная ошибка: люди склонны придавать своим шагам слишком большой размах и на самом деле не понимают, чего они пытаются достичь. Если один шаг хорош, то два должны быть лучше, верно?
И, черт возьми, пять, должно быть…
Центр тяжести имеет решающее значение для ступенчатого корпуса. Мы всегда соблюдаем
CG в кормовой части на одноступенчатом корпусе. С двойной ступенькой мы всегда держим ее рядом с кормовой ступенькой на [ рисунке 21].
С двухступенчатой геометрией очень трудно получить CG за задней ступенью, хотя мы сделали это на паре The Cigarette Series. Я расскажу об этом чуть позже.
Мы всегда смотрим на угол атаки. Сравнивая с базовой линией лодки, мы устанавливаем лодку на этой линии, а затем измеряем угол атаки двумя различными способами на [ рисунке 22 ].
Мы измеряем его относительно базовой линии, а затем относительно базовой линии соединяющей ступеньку или ступеньки и транец.
Обычно мы работаем под углами менее 1,5°. Мы, как правило, довольно близки к 1° и очень неглубоко. Мы всегда поддерживаем угол атаки носовой части лодки выше, чем у кормовой, чтобы лодка не скользила носом по волнам. Для двух шагов мы делаем это аналогичным
образом. Но у нас всегда меньший угол атаки после кормового шага, чтобы создать
небольшой наклон, который поднимает лодку устроиться поудобнее и не гонять по волнам.
The Cigarette Series— До и После.
В течение многих лет я размышлял о step ping — традиционной лодке для сигарет с глубоким V-образным вырезом. Можете ли вы действительно использовать шаги для увеличения скорости лодки, которая проводит большую часть своего времени, почти полностью выходя из воды? Примерно в 1994 году нас попросили помочь приобрести 42-футовый (12,8 м) Aronow deep-V , чтобы он работал быстрее. Лодка была построена без коромысла и двигалась слишком ровно, что значительно ниже прогнозируемой скорости. Клиент предложил нам разрезать существующую лодку на части и добавить коромысло. Вместо этого мы перевернули лодку в магазине и добавлен один поперечный шаг примерно глубина 1 1⁄4″ дюйма.
Это изменение, при сохранении всего остального — двигателей, приводов, реквизита — таким же, как и раньше, добавлено 22 мили в час (35 км/ч) до максимальной скорости. Такая разница в величине была бы невозможна, если бы корпус с самого начала был правильным. Но какое
значение имел этот шаг!
Шесть лет спустя нас спросила команда The Cigarette Series гонкам (Opa Locka, Флорида), чтобы подогнать низ четырех различных моделей размером от 30′ до 42′ (от 9,1 м до 12,8 м). Каждый из них требовал от нас работы с существующими пресс-формами. Мы разработали step
вставки, и каждая из четырех моделей набрала скорость 7-8 миль в час (11,2–12,8 км/ч).
На мой взгляд, эти лодки представляют собой идеальные примеры «до» и «после» того, чего
может достичь хорошо продуманный шаг, вот ступенчатая Cigarette на [ рисунке 23 — 24 ].
Сейчас мы движемся со скоростью около 80 миль в час (129 км/ч), мы балансируем на уровне 73%, а значение K-value снизилось до 2,178 с двигатели Mercury.
Первоначальные отчеты, которые мы получили от лодки насколько увеличили скорость лодки при той же мощности.Испытательная команда очевидно была очень впечатлена, но они
забыли упомянуть, что при выполнении скоростного поворота на Внутри прибрежного водного пути они подрезали приводы и были выброшены из лодки. Урок? Never trim the drives in on a stepped hull for a highspeed turn. At speed. На скорости обычный deep-V движется с боковой зоной за кормой; а при плотной посадке для поворота лодка увеличивает боковую зону и выполняет приятный, управляемый поворот на [ рисунке 25 ].
A ступенчатый корпус, однако, ведет себя по-другому. На скорости на увлажненной поверхности и боковых поверхностях образуются зазоры, вызванные ступеньками. Вода под днищем за ступеньками, на самом деле представляет собой смесь воздуха и воды — там есть пузырьки, что создает очень небольшое сопротивление и очень быстрое дно.Таким образом когда вы поворачиваете лодку, если вы в дифференте (как в случае с обычным deep-V), вы опускаете нос и перемещаете всю боковую область вперед,и ничего кроме пузырьков — увлажненной поверхности, которая ведет себя больше как шарикоподшипники и служит боковой областью на корме, на [ рисунке 26 ].
Figure 26 illustrates the difference in turning dynamics between a conventional deep-V and a stepped-V. Note the relative locations of the wetted surface and effective lateral area. Note
too, however, the abundance of aerated water on the stepped bottom.
Как будто этого было недостаточно стандартный ввод и вывод плохо оборудован, чтобы
справиться со всеми этими пузырьками; действительно, в нижнем блоке даже нет секции, которая поддерживала бы присоединенный поток. Что касается лодки, в кормовой части нет привода и, следовательно нет сопротивления раскручиванию и крену.
С тех пор мы узнали, что практически с каждым производителем ступенчатых корпусов происходило одно и то же.
Это самый тщательно хранимый секрет во всем мире. В своих наихудших проявлениях это приводило к гибели людей и вызвало крупные судебные иски. Чего мы все вместе никогда не понимали, работая со ступенчатыми лодками , так как они могут быть смертельно опасны при быстром повороте.
Все что заставляет лодку двигаться быстро, не очень хорошо складывается для пилота, когда она входит в поворот.
Victory Patrol, Непобедимый и многое другое
За последние четыре десятилетия было предпринято несколько попыток сочетать однокорпусный катамаран deep-V с морским катамараном, цель которого состоит в том, чтобы
сочетать скорость с поперечной устойчивостью.
Часто это были радикальные решения, но они редко если вообще когда-либо приводили к практичным формам корпуса. В 1988 году я начал экспериментировать с проблемой и нарисовал корму catamaran stern on a deep-V, а в 1993 году встроил туннель в ступенчатый
корпус 23-футовой (7-метровой) плоскодонной лодки Intrepid.
Зная, что ступеньки часто отрицательно и опасно влияют на динамику поворота
высокоскоростного deep-V, Michael Peters попытался решить эту проблему, на [ рисунке 27 ].
Victory Patrol, был основан на линиях успешной алюминиевой модели, разработанной для Hy-Lite. Моторные лодки конца 90—х с добавлением центрального туннеля в кормовой части трапа, на [ рисунке 28 ].
Как показано на чертеже типового днища, такой туннель создает поперечное сопротивление, чтобы уменьшить склонность ступенчатого корпуса к раскручиванию при быстром повороте.
Victory Patrol, 56 футов (17 м) разработанный в 2002 году, он основан на тех же линиях корпуса, что и модель которую мы разработали в конце 1990-х годов для Hy-Lite.
Моторные лодки (Leamington, Ontario), за исключением того, что мы встроили центральный
туннель в кормовой части ступенина на рисунке 27-28 ,с этим туннелем мы опробовали
концепцию создания боковой зоны, чтобы уменьшить склонность ступенчатого корпуса
к раскручиванию при повороте на высокой скорости.
Туннель имеет внутреннюю вентиляцию с помощью воздушной трубки. Отключите подачу воздуха, и время планирования удваивается; кроме того, максимальная скорость снижается на 5 миль в час (8 км/ч). Victory Patrol достиг значения K, равного 2,091 с приводами Arneson на [ рисунке 29]
По словам Rolla Propellers, это самая эффективная лодка с надводным приводом, которую они когда-либо видели. Два дизеля мощностью 1150 л.с. (863 кВт) развивают скорость 64 узла.
Компания Invincible Boat Company (Майами, Флорида) 36-футовый (10,9 м) двухступенчатый турнирный sportfisherman с подвесным двигателем с центральным туннелем в корпусе и системой chine ventilation на [ рисунке 30 — 31 ].
Он продемонстрировал превосходную проходимость по бурной воде, а также быстродействие и стабильность в любых условиях. Туннель проветривается со скоростью более 40 +миль в час (84 км/ч). То значение K-value, равное 2,196, — это лучшее, что мы когда-либо видели для лодки с подвесным двигателем. Сейчас это приближается к тому, что мы получаем с приводами surface. Если вы рассматриваете значение K-value равно 2,12 или 2,13 для лодки с надводным приводом, тогда мы близки к цели. Помимо большой скорости, лодка отличается сухим ходом
и мягкой ездой.
Проектные работы над серией Invincible привели к получению моего второго патента ,
впервые за 30 лет я решил запатентовать конструкцию корпуса и как и в случае с первым, в области ступенчатых корпусов на [ рисунке 32 ].
RIB длиной 11 м (36′) изготовлено компанией Zodiac (штаб-квартира находится в Париже во
Франция) использует вариант этой формы корпуса на [ рисунке 33 ].
Несколько правительственных агентств США и иностранных государств тщательно
протестировали форму корпуса и не испытали раскручивания. Zodiac увеличил скорость своего двигателя Mach II RIB до 62 узлов с помощью triple outboards. Лодка становится такой же
K-value как и Invincible Непобедимый.
Большим новшеством стал очень неглубокий туннель в корме, который эффективно устранил выброс. Вы можете видеть, что это в значительной степени обычный ступенчатый корпус… за исключением туннеля на [ рисунке 34 ].
Одна вещь была удивительной: «Invincible«, будучи рыболовецким судном, должен был уметь делать обычные вещи, например, набирать воду для своих аквариумов, и как мы и сказали что хорошо просто поставить свой водосборник прямо здесь и вы должны иметь возможность набрать много воды.
Неправильный, если при скорости 40 узлов и выше здесь сухо.
Мы обнаружили что лодка на самом деле опирается на два спонсона и высушивает этот участок. Мы никогда не думали что это произойдет, мы думали что к тому времени вода снова поднимется. Но на самом деле он работает с характеристиками кормовой загрузки катамарана, которые создает сухую зону посередине и помогает учитывать скорость лодки. Добиться того, чтобы лодка обладала такой подъемной силой, двигалась так быстро и при этом оставалась
управляемой, это было самой сложной задачей.
SUPER CAT гоночные катера . Когда достижение скорости не было проблемой, а было окончание гонки. Таким образом, эта деталь конструкции представляет собой наше решение проблем раскручивания ступенчатых корпусов, которая появилась только с увеличением скорости.
Вертикальная боковая стенка является ключевой. Мы построили лодку во Франции, всего за один шаг с такой конфигурацией. Клиенты не были так уверены, что им это нравится. Итак, они засыпали туннель. В первый раз, когда они достали его, они развернулись. Что ж, для нас
это было абсолютным доказательством того, что мы успешно разобрались в том, что происходит. Наконец мы приходим к диаграмме, в которой кратко представлены лодки,
спроектированные нашим офисом, которые представлены в частях 1 и 2 этой статьи на рисунке 35 .
Они расположены в соответствии с соотношением скорости и длины. Вы можете видеть как CG перемещается в корму во всех случаях.
И вы можете видеть, что значение K-value, за исключением единицы, становится все лучше по мере увеличения скорости.
То, что я подчеркнул в части 1, заслуживает повторения. Наш офис подходит ко всем проектам одинаково, а именно: конструктивная спираль; исследование веса; план линий с 10 станциями; продольный центр тяжести в процентах от проектной ватерлинии; выпуклые участки; угол наклона 25° вокруг станции 4; и затем мы определяем наш K factor. В ходе многочисленных проектов мы можем заполнить кривые для каждого типа весов и получить набор данных, позволяющий получать согласованные и прогнозируемые результаты. Несмотря на то, что каждый проект сильно отличается друг от друга, мы находим один и тот же принцип военно-морской архитектуры применяемый ко всем позициям. При подготовке к этой презентации
IBEX. Я еще больше оценил четыре книги, которые вероятно знали, что для меня больше всего в моей профессиональной карьере. В алфавитном порядке это: Dhows to Deltas, by Renato “Sonny” Levi (published in 1971); Elements of Yacht Design, by Norman Skene (Skene’s own
1938 года была недавно переиздана, публикации о деревянных лодках, высокоскоростное
небольшое судно, Commander Peter Du Cane (впервые опубликована в 1951 году)
Naval Architecture of Planing Hulls, by Lindsay Lord (first published in 1946).
Так вот, я тот, кого я называю притворщиком.
Я не инженер. Я не военно-морской архитектор.
Поэтому все, что я делаю, зависит от кого-нибудь, кто бы разъяснил мне это и истолковал по-своему. Пересматривая эти книги, я понял, что человеком, у которого я действительно научился всему, был Sonny Levi.
Об авторе:
Michael Peters is the principal of Michael Peters Yacht Design (Sarasota, Florida), founded in
1980 and specializing in power craft.
A profile of MPYD was the cover story of PBB No. 66. More recently, Peters was author of a feature article in PBB No. 117 titled “The Large Green Yacht, Part 2,” based on his presentation at the latest Yacht Vision symposium in Auckland, New Zealand, in March 2008. This pair of PBB articles on designing fast powerboats is an adaptation of a seminar presentation Peters
made at IBEX ’08, in Miami Beach, Florida.
