Выбор мореходной схемы гидросамолета

Влияние ветра и волн значительно сказывается на эксплоата — ции гидросамолета на воде, иначе говоря на его взлете, посадке и свободном плавании. Если в некоторых случаях (обычно при сверхрасчетной перегрузке гидросамолета) встречается затруд­нение при взлете в штиль или с мертвой зыби, то при наличии большого волнения и сильного ветра взлет и посадка гидроса­молета могут привести самолет к гибели.

Фактором, определяющим мореходные качества гидросамолета, является его конструктивная схема.

Трудность проектирования гидросамолетов состоит в том, что мореходность и его летные качества очень часто находятся в полном противоречии друг с другом. Получение высокой прочности, необходимой при посадке на волну, и хорошей остойчивости ведут к увеличению веса и воздушного сопротивления (подкрыль­ные поплавки и другие устройства). Поэтому конструктор вы­нужден для каждого задания, в зависимости от условий экспло — атации гидросамолета на воде, поступаться или летными качествами для получения необходимой мореходности, обеспечивающей работу гидросамолета в заданных условиях, или давать летные качества, определяя допустимую эксплоатационную обстановку для получив­шейся схемы.

Продольная остойчивость гидросамолета при гидропланаже за­висит от надлежащего выбора метацентрической высоты, вели­чина которой должна обеспечить остойчивость в конце пробега для предупреждения тенденции к капотированию. Этого можно достигнуть рациональным подбором обводов плавательных прис­пособлений и соответствующим распределением грузов.

Для летающих лодок, имеющих отрицательную метацентриче — скую высоту, продольная остойчивость достигается путем при­дания площади грузовой ватерлинии такой формы, которая обес­печивала бы при небольших углах диферента наибольшее зна­чение восстанавливающих моментов. Увеличивая длину носовой части и высоту надводного борта, можно, кроме указанного выше, увеличить его мореходность, так как высокий борт и удлиненная носовая часть с явно выраженной килеватостью меньше прини­мают на себя воды и легче всходят на волну.

Остойчивость поплавковых гидросамолетов достигается вы­носом поплавков вперед, что обеспечивает самолет от капотиро­вания.

Осуществление’поперечной остойчивости, как мы уже видели, достигается при помощи целого ряда специальных устройств, так как высокое положение ЦТ обусловливается необходимостью удалить по возможности выше от воды несущие поверхности

и винтомоторную группу для предохранения от брызг и ударов волн. Это особенно ярко выражено на конструктивных схемах современных гидросамолетов открытого моря (рис. 98).

Ведущиеся работы по размещению моторов в лодке и по уст­ройству передачи от них к винтам, расположенным высоко над лодкой, пока практических результатов не дали из-за сложности конструкции и большого добавочного веса.

Наличие подкрыльных поплавков у летающих лодок, особенно расположенных близко к концам крыльев, понижает мореходные качества гидросамолетов, так как даже при незначительных

ударах поплавков о волны получаются большие моменты, раз­ворачивающие гидросамолет около его вертикальной оси, тем самым сбивая его при рулежке или гидропланаже с курса.

При зарывании пбплавка в волну может произойти резкий разворот, и гидросамолет скапотирует. Кроме этого, удар волны о поплавок может его отломить, и гидросамолет, потеряв остойчи­вость, перевернется.

Наиболее выгодными способами обеспечения остойчивости с точки зрения мореходности являются жабры.

Плавность входа в воду при посадке плавательного приспосо­бления гидросамолета зависит исключительно от обводов его под­водной части. Чем плавнее происходит погружение гидросамо­
лета, тем меньше нагружается вся система инерционными силами и тем меньше будет ударная нагрузка от гидродинамических и гидростатических давлений воды.

Английские и американские конструкторы, преследуя цели амортизации удара при посадке, применяют V-образную форму днища (рис. 99). Некоторые конструкторы весьма продолжитель­ное время придавали пла­вательным приспособле­ниям плоскодонную фор­му (рис. 100) и только в последних конструк­циях ее изменили (рис.

101), считая, что плоское дно дает больший гидро­динамический эффект.

Итальянский конструк — Рис. m Шоскодон- тор Маркетти весьма нне поддавки долго строил летающие

лодки с вогнутым днищем (рис. 102). Эта форма днища, обла­дая хорошими гидродинамическими данными, получала амор­тизацию за счет образования в момент посадки между днищем и водой воздушной подушки, а также распределения первона­чальной нагрузки от скул к середине днища. Но и Маркетти отка­зался от такой формы подводной части при постройке гидросамо­летов 5-55, выполнивших перелет через Атлантический океан. Его последняя модель 5-66 имеет явно выраженную килеватость.

Рве. 101. Киевахые иошавви

Маневренность плавания, обеспечивающая возможность гидро­самолету удерживать определенное направление как при взле­тах и посадках, так и совершать все маневры на воде при волне и ветре, нужна для выруливания на старт, расположенный часто вдали от постоянной стоянки гидросамолета, и для того, чтобы, развернувшись, лечь на нужный куре.

В случае вынужденной посадки на море гидросамолет должен за­нять наивыгоднейшее положение относительно волны и ветра и хо­рошо удерживать это положение. Для этой цели он должен быть управляем, т. е. под действием рулей и тяги винтомоторной групцы совершать нужные маневры. Чем меньше необходимая для манев­
рирования мощность мотора, тем больше времени гидросамолет сможет продержаться в море’ в управляемом состоянии без пере­грева мотора.

Из-за малой поперечной остойчивости, а следовательно, при на­личии подкрыльных поплавков у летающих лодок или большом разносе поплавков у поплавковых гидросамолетов маневренность весьма ограничена. Благодаря большой поверхности крыльев опе­рения и плавательного приспособления воздействие ветра, осо­бенно бокового, вееьма велико, и гидросамолет не в состоянии держаться на курсе; при боковом ветре подветренный поплавок погружается в воду, и гидросамолет сворачивает с курса. Для одномоторных гидросамолетов при сравнительно небольших волнах и ветре часто управление становится невозможным. Маневрен­ность многомоторных гидросамолетов повышается за счет комби­нированной работы отдельных моторов.

Наличие килеватого днища, развитого вертикального оперения и водяного руля значительно улучшает маневренность.

Безопасное плавание гидросамолета должно быть обеспечено его непотопляемостью. Непотопляемость обеспечивается невоз­можностью проникновения внутрь плавательных приспособлений воды. Вода может проникнуть внутрь или через открытые горло­вины и люки, или через пробоины в корпусе.

Для сохранения остойчивости плавания необходима определен­ная площадь грузовой ватерлинии, поэтому для обеспечения ее надлежащих размеров устраиваются внутри плавательных при­способлений водонепроницаемые перегородки, разделяющие кор­пус на ряд отсеков. Понятно, что чем больше в плавательном приспособлении будет отдельных небольших отсеков, ограничи­вающих в нем распространение воды, тем меньше будет потерь площади грузовой ВЛ и тем меньше изменится осадка.

Обычно требуется определить размер отсеков так, чтобы при затоплении двух соседних отсеков гидросамолет сохранял бы пловучесть и остойчивость. При этом необходимо учесть, что по мере удаления от ЦТ гидросамолета объем отсеков должен умень­шаться для сохранения постоянства опрокидывающего момента при затоплении отсека водой.

В поплавках водонепроницаемые переборки могут быть раз­мещены в любых местах, и только экономия веса может огра­ничить их число.

Для лодки, нагруженной различными грузами в определенных местах, занимающими значительное пространство по длине лодки, осуществить рациональное расположение водонепроницаемых переборок почти невозможно, особенно для гидросамолетов не­большого тоннажа. В этом случае лучше совсем отказаться от водонепроницаемых переборок, так как гидросамолет, получив пробоину, начнет погружаться, не теряя остойчивости, и сможет продержаться на поверхности воды значительное время. ‘

При изоляции передней части лодки от кормовой в случае получения пробоины в носовой части вода быстро заполнит пе­реднюю часть, и гидросамолет перевернется (рис. 103).

Гидросамолеты большого тоннажа (открытого моря) находятся в этом случае в значительно лучших условиях и имеют водо­непроницаемые перегородки в вертикальной и в горизонтальной плоскостях, что в полной мере обеспечивает их непотопляемость. Кроме этого, несущие поверхности на концах имеют водонепро­ницаемые отсеки, обеспечивающие плавание при повреждении подкрыльных поплавков.

Для уменьшения возможности заплескивания больших коли­честв воды через борт лодки надводному борту дается необходи­мая высота, а носовая часть имеет соответствующие обводы; кроме того, на палубе устраиваются козырьки-волнорезы, отражающие попадающую воду.

Чрезмерное увеличение надводного борта увеличивает воздуш­ное сопротивление, поэтому обычно высота надводного борта не

превышает двойной осадки ги­дросамолета при полной на­грузке.

В заключение необходимо ска­зать несколько слов о мореход­ности поплавковых и лодочных гидросамолетов. Для гидросамо­летов до 5 т водоизмещения оба типа с точки зрения мореход­ности почти равноценны и в равной степени не удовлетво­ряют ее основным требованиям. Если считать, что поплав^вый гидросамолет обладает ббльшей мореходностью благодаря высо­кому расположению несущих поверхностей, ббльшей устойчи­вости пути (направления), мень­шей подверженности крыльев ударам волн и лучшей обеспечен­ности непотопляемости, то низкое расположение пропеллера и незащищенность его от волн и брызг, увеличенное лобовое сопротивление, большая нагрузка шасси ударами волн пони­жают мореходность в значительной степени.

Летающая лодка хороша высоким расположением винтомотор­ной группы, ббльшей прочностью корпуса по сравнению с по­плавковым шасси, меньшей парусной поверхностью, но страдает от низкого положения несущих поверхностей, недостаточной по­перечной остойчивости, следствием чего является необходимость устройства специальных приспособлений, нагружающих несущие поверхности.

С увеличением тоннажа явные преимущества имеют летающие лодки. В настоящее время в гидроавиации, насчитывается большое количество вполне мореходных летающих лодок, что подтверждает это положение.