ライバルWIG?

優れたエンジニア兼オーガナイザーR. Alekseevの功績のおかげで、今日、水上で超高速を達成する唯一の手段は、エクラノプランです。

ekranoplanはよく知られている原理の技術的な実装です:翼が平らな表面(スクリーン)の近くで動くとき、揚力は抵抗の最小の増加で著しく増加します。この揚力の増加は「スクリーン効果」と呼ばれます。それはあなたが表面から遠くに動く物体と比較して航空機の運搬量を増加させることを可能にするが、それは翼からスクリーンまでの(相対)距離に強く依存し、この距離の増加と共に急速に減少する。

残念なことに、翼が動揺した「落ち着きのない」表面の近くを動くとき、この動きの安定性の本質的な問題が生じる。その不安定性は、スクリーンの上に十分に大きな高度を維持することを強いる - その結果としてスクリーン効果は減少する。

この効果は、翼の翼弦に対する飛行の高さの比率(進行方向に沿った大きさ)によって異なります。そのため、デザイナーは弦を大きくしようとしています。これは、与えられた領域では必然的に翼幅の狭さ(動きの方向に沿ったサイズ)につながります。

これは、たとえば最近印刷された最新のWIGのモデルの写真で簡単に確認できます。事実、スクリーン効果の損失を最小限に抑えながら飛行の高さを増加させるためには、翼の相対的な伸びを減らすことが必要であり、それが空気力学的品質(揚力と抗力の比)を決定する主な要因です。同じ写真が示すように、新しいWIGの翼弦と翼幅の比率は1にほぼ等しく、これはたとえば飛行機の場合はまったく受け入れられません。

(低速用に提案されている複葉機の亜種が、新しく作成されたWIG "The Seagull"で初めて実装されたことは興味深いです。)

かき混ぜられた表面での動きの不安定さは、海でそれを使用するときのかつらの主な欠点です。作者によると、この欠陥は海洋環境でのそのような装置の使用に関して決定的です。実際には、フルスピードで1回タッチするだけでも重大な損傷が発生し、事故を引き起こす可能性があります。このように、経験豊富なエコノプラン「Orlyonok」のテスト中に船尾の一部を失い、操縦を引き継いだR. Alekseevの個人的な経験と直感だけがエクラノプランの完全な破壊を防いだ。

海洋条件ではあまり信頼できない資金の使用は受け入れられません。

代替案

80年代には、中央研究所による研究の結果、学者A.Nにちなんで名付けられました。クリロフは、エクラノプランよりも低速ではあるが、はるかに高い信頼性を提供する、新しいタイプの超高速船を提案した。

滑走開始の約2倍の速度では、空力的荷降ろしを伴う「ウェーブカット」スーパーグライディングトリマラン(RHT)が提案された。

図鼻からのPBTのタイプ

この船の流体力学的複合体は、輪郭が壊れた3つの小さな拡張船体と、最小のフリーボードと各船体の甲板の船首の大きな逆サドルを備えています。シェルは平面図で三角形に配置され、体の幅より狭い幅のラックによって地上の有人翼に接続されています。プロペラとしては、例えば、Arnesonのプロペラなど、表面を横切るプロペラが提案されている。ダイナミックトリムを制御し、ピッチングを減らすために、各船体にフィードスポイラーを使用することが提案されています。

空力複合施設は、船尾殻の上方に位置する船尾迎撃機を備えた有人翼であり、これは向かい風の突風中に船舶に自己安定性を提供する。翼は流線型の上部構造と鼻の船体のスタンドに接続されています。

2基の主動力装置を機体後部と船上発電所に配置する予定です。ペイロードは翼と鼻の上部構造にあります。

図中図2は、100ノットの速度で300トンの変位を有するPBTの変形例を示す。

図2. 100ノットのスピードでの自動車および客船フェリー(24台、100人)、概念設計

主なテスト結果

曳航試験は、変位におけるフルード数が5を超えると、船体のわずかに正の流体力学的相互作用があることを示し、そして試験はフルード数7.5の前に行われた。したがって、滑走開始の速度の2〜2.5倍の相対速度、すなわち算出速度範囲とする。 6.0〜7.5。

これらの相対速度では、普通のグライダーは縦方向の動きの安定性を失います。穏やかな水では、自発的なピッチングが始まり、いわゆる「デルフィネーション」が始まります。ただし、RHTモデルでは観測されていません。おそらく、翼の上部構造は十分なダンパーとして機能します。

海上試験の主な結果は、全波長範囲で55%までのスピードでスラミングが行われなかったことです。これは、波の上での本格的な物体の垂直加速度の最大7〜10倍の大幅な減少を意味します。おそらく、船体が甲板上の波の頂上部を逆方向に薄切りにしてキールの転がりを減少させるので、スラミングは起こらないでしょう。

風洞での試験により、当初考えられていた翼の形状が5に等しいRHTの空力特性を推定することができました(下記参照)。

軽合金製の船体構造の大まかな設計により、それらの質量を推定することが可能になりました。これは全変位の約30〜35%です。

ユースケース

提案された建築的および建設的スキームは、非常に広範囲の変位および速度に適用することができる。たとえば、図3は、約150ノットの速度の記録用ボート(無人翼付き)を示す。

図3.レーシング自己安定ボートとしてのRHT

この配置の利点は、既存のレーシングカタマランのようにボートが突風の中で転倒しないことです。

同じく無人翼を持つ50ノットの速度で20人用のミニフェリーが図1に示されています。 4

図4. 20人のためのフェリー

最初に考えられた居住可能な翼の形は、あなたがヘリコプターを運ぶ巡視船をつくることを可能にします。 5

図5.巡視船(150トン、70ノット)

考えられる変位線のもう一方の端には、130ノットの速度と6ポイントの計算波強度を持つ大西洋横断のRHTがあります。 6

図250人用の客船。 130ノット、部分的に住むことができる翼

PBTの長所と短所は、以下の表にまとめられています。

と比較して:メリットデメリット
エクラノプラン管理性と安全性の向上、推進効率の向上達成可能な速度が遅い
ホバークラフトより安い、騒音がない、より耐航性がある。静かな水上でより牽引抵抗
自動的に潜水艦でシングルハル船

誘導翼

より速い、より少ない振動、より安い、より多くのデッキスペース耐航性がやや悪化
単体プレーニングせき止め、イルカ、デッキスペースを増やすより多くの体重

構造

滑走カタマランより達成可能なスピード、スラミングなし、自己安定あまり研究されていない

結論(すすめ)

ピッチングと制御性の両方の観点から、水との絶え間ない接触が超高速の「切開波」によって提供される高い安全性を船舶に提供することは明らかであるように思われる。

さまざまな目的の「超高速」船舶を設計するときは、このようなレイアウトのオプションを検討することをお勧めします。