Dankzij de prestaties van een uitstekende ingenieur en organisator R. Alekseev, is vandaag de dag een ekranoplan het enige middel om ultrahoge snelheden op het water te bereiken.
De ekranoplan is een technische implementatie van een bekend principe: wanneer de vleugel dichtbij een vlak oppervlak (scherm) beweegt, neemt de lift merkbaar toe met een minimale toename in weerstand. Deze toename in lift wordt het "schermeffect" genoemd. Hiermee kunt u de draagkracht van het vliegtuig verhogen in vergelijking met een voorwerp dat ver van het oppervlak af beweegt, maar het hangt sterk af van de (relatieve) afstand van de vleugel tot het scherm en neemt snel af met het toenemen van deze afstand.
Helaas, wanneer de vleugel beweegt in de buurt van een geagiteerd, "rusteloos" oppervlak, ontstaat het essentiële probleem van de stabiliteit van deze beweging. De instabiliteit dwingt iemand om een voldoende grote hoogte boven het scherm te handhaven, waardoor het schermeffect wordt verminderd.
Dit effect is afhankelijk van de verhouding tussen de hoogte van de vlucht en het vleugelkoord (de grootte in de rijrichting). Daarom proberen ontwerpers het akkoord te vergroten, wat voor een bepaald gebied onvermijdelijk leidt tot een afname van de spanwijdte (hun grootte in de richting van de beweging).
Dit is eenvoudig te zien, bijvoorbeeld op de foto van het model van de nieuwste WIG, onlangs in print getoond. Om de hoogte van de vlucht te vergroten - met minimaal verlies van het schermeffect - is het namelijk noodzakelijk om de relatieve verlenging van de vleugel te verminderen, wat de belangrijkste factor is die de aërodynamische kwaliteit bepaalt (de verhouding tussen heffen en slepen). Zoals dezelfde foto laat zien, is de nieuwe WIG-verhouding van akkoord en bereik ongeveer gelijk aan 1, wat volledig onaanvaardbaar is, bijvoorbeeld voor vliegtuigen.
(Het is interessant dat de variant van de dubbeldekker, die zichzelf voorstelt voor lage snelheden, voor de eerste keer wordt geïmplementeerd in de nieuw gecreëerde WIG "Chaika".
De instabiliteit van beweging aan het geagiteerde oppervlak is het grootste nadeel van de pruik bij gebruik in de zee. Deze tekortkoming is volgens de auteur bepalend voor het gebruik van dergelijke apparaten in maritieme omgevingen. De praktijk heeft aangetoond dat zelfs één aanraking van een golf op volle snelheid tot aanzienlijke schade leidt en een ongeluk kan veroorzaken. Dus tijdens het testen van een ervaren ekranoplan verloor "Orlyonok" een deel van de achtersteven, en alleen persoonlijke ervaring en intuïtie van R. Alekseev, die de piloot overnam, voorkwam de complete vernietiging van de ekranoplan.
Het gebruik van middelen, dus onbetrouwbaar in mariene omstandigheden, is onaanvaardbaar.
alternatief
In de jaren 80 als resultaat van onderzoek door het Central Research Institute vernoemd naar Academicus A.N. Krylov werd voorgesteld een nieuw type schip met supersnelle snelheid, hoewel minder snel, dan een ekranoplan, maar met een veel grotere betrouwbaarheid.
Voor snelheden die ongeveer 2 maal groter waren dan het begin van zweefvliegen, werd een "golvende" superglijdende trimaran (RHT) met aerodynamische ontlading voorgesteld.
Het hydrodynamische complex van dit schip omvat drie kleine verlengde rompen met gebroken contouren, met een minimum vrijboord en een groot omgekeerd zadel van de boeg van het dek van elke romp. Schelpen bevinden zich in een driehoek op een plattegrond en zijn verbonden met een bemande vleugel aan het oppervlak door middel van rekken met een breedte die kleiner is dan de breedte van het lichaam. Als propellers worden propellers die over het oppervlak gaan voorgesteld, bijvoorbeeld Arneson's propellers. Om de dynamische trim te regelen en pitching te verminderen, wordt voorgesteld om feed spoilers op elke romp te gebruiken.
Het aerodynamische complex is een bemande vleugel met een achtersteven onderschepper, geplaatst boven de achtersteven rompen, die het vaartuig voorziet van zelfstabilisatie tijdens windstoten van tegenwind. De vleugel is verbonden met de standaard van de neusromp met een gestroomlijnde bovenbouw.
Het is de bedoeling om de twee belangrijkste aandrijfeenheden in de achterschachten en de scheepscentrale te plaatsen - in de romp van de neus. De lading bevindt zich in de vleugel en de bovenbouw van de neus.
In Fig. 2 toont een variant van een PBT met een verplaatsing van 300 ton bij een snelheid van 100 knopen.
Belangrijkste testresultaten
Trekproeven toonden aan dat wanneer het Froude-getal in verplaatsing meer dan 5 is, er een lichte positieve hydrodynamische interactie van de rompen is, en de tests werden uitgevoerd vóór het Froude-getal 7.5. Daarom worden relatieve snelheden die 2-2,5 keer hoger zijn dan de snelheid van het begin van glijden, dat wil zeggen, genomen als het berekende snelheidsbereik. 6.0 - 7.5.
Bij deze relatieve snelheden verliezen gewone zweefvliegtuigen de stabiliteit van de longitudinale beweging: op kalm water begint de spontane pitching, de zogenaamde "delphinatie" begint. Het werd echter niet waargenomen in het RHT-model. Waarschijnlijk fungeert de vleugel-bovenbouw als een voldoende demper.
Het belangrijkste resultaat van de proefvaarten was het ontbreken van dichtslaan in het gehele golflengtebereik en met snelheden tot 55% voltooid. Dit betekent een significante, tot 7 - 10 keer lagere, verticale versnelling van objecten op ware grootte op golven. Waarschijnlijk is er geen dichtslaan omdat de rompen de toppen van de golven op de dekken ontvangen met omgekeerd zeeg, waardoor het rollen van de kiel vermindert.
Tests in een windtunnel stelden ons in staat de aerodynamische kwaliteit van de RHT te schatten met de oorspronkelijk overwogen vleugelvorm gelijk aan 5 (zie hieronder).
Het schetsmatige ontwerp van lichtgelegeerde rompstructuren maakte het mogelijk hun massa te schatten, wat ongeveer 30-35% van de totale verplaatsing is.
Use cases
Het voorgestelde architecturale en constructieve schema kan worden toegepast in een zeer breed scala aan verplaatsingen en snelheden. Bijvoorbeeld in Fig. 3 toont een platenboot (met een verlaten vleugel) voor een snelheid van ongeveer 150 knopen.
Het voordeel van deze regeling is dat de boot niet zal omslaan in een windvlaag van tegenwind, zoals bij bestaande racekatamarans.
Een mini-veerboot voor 20 personen met een snelheid van 50 knopen, ook met een onbewoonde vleugel, wordt getoond in Fig. 4.
De aanvankelijk overwogen vorm van de bewoonbare vleugel stelt je in staat om een patrouilleboot te maken met een helikopter, afb. 5.
Aan het andere einde van het beschouwde verplaatsingsbereik bevindt zich de transatlantische RHT met een snelheid van 130 knopen en een berekende golfintensiteit van 6 punten, Fig. 6.
De voor- en nadelen van PBT zijn samengevat in de onderstaande tabel.
| In vergelijking met: | voordelen | Nadelen. |
| WIG | Verhoogde beheerbaarheid en veiligheid, verhoogde efficiëntie van de aandrijving | Lagere haalbare snelheden |
| Cushioncraft | Goedkoper, geen lawaai, meer zeewaardigheid. | Meer sleepweerstand op stil water |
| Enkelwandig schip op onderzeeër automatisch geleide vleugels | Meer snelheid, minder trillingen, goedkoper, meer dekruimte | Iets slechtere zeewaardigheid |
| Schaven met één lichaam | Geen slemming, geen dolfijnen, meer dekruimte | Meer lichaamsgewicht ontwerpen |
| Zweefvlieg Catamaran | Meer haalbare snelheden, geen slammen, zelfstabilisatie | Minder bestudeerd |
Conclusie (aanbeveling)
Het lijkt vanzelfsprekend dat constant contact met water het schip een hoge mate van veiligheid zal bieden die wordt geboden door de supersnelle "dissectiegolven", zowel qua pitching als qua bestuurbaarheid.
Het wordt aanbevolen om opties voor een dergelijke lay-out te overwegen bij het ontwerpen van "supersnelle" schepen met verschillende doeleinden.
