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.
В продолжении темы могу предложить статью «ОБЗОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ГИДРОСАМОЛЕТОВ ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ИХ МОРЕХОДНОСТЬ», опубликовано в материалах ГАС-2014.
Анатолий Хохлов, если Вас не затруднит, сбросьте мне на почту dmitrylysyuk@yahoo.com свою статью «ОБЗОР ОСНОВНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ КОНСТРУКЦИИ ГИДРОСАМОЛЕТОВ ОБЕСПЕЧИВАЮЩИХ ИХ МОРЕХОДНОСТЬ»
Анатолий Анатольевич, если не сложно, то и мне, пожалуйста, на g.kochkarev@list.ru. Суважением, Георгий.